共形光学系统设计研究

共形光学整流罩在保证了光学指标的前提下,与后端的其他结构外形轮廓平滑连接,从而提高了飞行器空气动力学的性能,在航空航天领域具有重要的应用价值。然而,采用特殊面型的整流罩给共形光学系统的像差校正以及加工、检测方面带来了极大的挑战。本文首先分析了共形整流罩像差特性,并在此基础上介绍了两种典型的光学设计。     

共形窗口像差特性与检验方法的研究

新型飞行器需要满足高速度、高精度、航程远的要求,而传统半球形整流罩在高速度条件下会受到热的影响,不能很好地满足上述要求.新型的共形光学窗口可以明显降低热影响,提升飞行器的空气动力学性能.本文主要论述了共形窗口的数学特性、像差特性,并重点介绍了一种新型零位检测方法.基于补偿法的原理,文中针对一个口径70mm的共形窗口,设计了相应的补偿器,最终设计波像差为0.0392λ(λ=632.8nm),可以满足实际需求.     

光学零件的超精密加工技术

叙述了激光核聚变、大型非球面和共形光学零件的超精密加工技术 ;将超精密切削、磨削、计算机数控抛光和连续抛光技术结合起来 ,成功地应用于激光核聚变光学零件的超精密、批量制造 ;分析了研制大型非球面光学零件超精密加工装置应该解决的关键问题 ,并提出了解决方法     

轮廓拼接在光学非球面超精密坐标测量中的应用

针对光学非球面的高精度检测问题,研究了轮廓拼接技术在超精密导轨直线度误差的分离与补偿,大型非球面镜测量过程中传感器量程的扩展,以及高陡度保形光学非球面面形检测三个方面的应用.试验表明:利用轮廓拼接方法能够高精度的重构出面形轮廓,扩展系统的测量能力,方法简单,实用.     

轮带光学抛光技术与实验研究

针对自由曲面、保形光学零件的抛光需求,研制了轮带光学抛光的工程样机.从理论上分析了轮带抛光的去除函数模型并在实验中提取了轮带抛光的去除函数.通过在K9玻璃和SiC平片上进行环带扫描抛光,检测轮带抛光技术抛光光学材料的加工效果.实验结果表明,轮带抛光具有材料去除效率高,能达到光学表面质量效果且工件无需预抛等特点.     

跑道侵入与冲突检测的共形几何代数描述

提出一种基于共形几何代数(CGA)的跑道侵入与跑道冲突检测描述方法，以弥补欧氏空间中跑道侵入与冲突检测算法的计算结构复杂、语义不清晰及动态计算效率低等不足。首先，建立跑道保护区的共形几何代数描述，基于共形几何代数的外积运算，通过判断飞行器与跑道保护区(RPZ)各边界所在面的位置关系检测跑道侵入。然后，对飞行器保护区进行共形几何代数描述，基于共形几何代数的内积运算，通过判断飞行器保护区是否相交检测跑道冲突。最后，基于ADS-B数据，构造跑道侵入与冲突场景，利用卡尔曼滤波算法预测航迹，通过实验验证了所提方法的有效性：本文跑道侵入与冲突检测算法的运算速度比欧氏空间方法分别快1.5倍和2.2倍以上，可以更快速地准确检测跑道侵入与跑道冲突。     

高性能飞行器大气数据传感技术研究进展

大气数据是飞行器导航和控制的重要参数，大气数据传感技术是实现飞行器飞行安全及性能发挥的重要保障。针对高性能飞行器对大气数据传感技术的发展需求进行分析，重点介绍了传统大气数据传感技术、嵌入式大气数据传感技术、光学大气数据传感技术及虚拟大气数据传感技术的发展和特点，并对推动嵌入式大气数据传感技术发展的相关技术问题进行了分析和总结，最后对大气数据传感技术的发展进行展望。     

超硬微结构光学功能表面的ELID磨削加工技术*

针对超硬微结构功能表面的ELID磨削技术研究现状进行综述,介绍了超精密磨削技术在超硬微结构光学功能表面加工方面的研究进展,同时也介绍了ELID磨削技术应用于微结构加工方面的研究现状,探讨了采用ELID对超硬微结构光学功能表面进行磨削加工的可行性及面临的问题,并对微结构光学功能表面的ELID加工技术的发展和应用进行预测和建议。     

迎接航空复合材料新时代

近年来,随着复合材料技术及其加工技术和检测维修技术的飞速发展,复合材料在军民用飞行器上的用量正大幅提高.     

飞机蒙皮零件三维光学测量技术条件研究

飞机蒙皮是一类具有复杂曲面的薄壁零件,如何进行数字化测量一直是制造过程中的难题.近年来快速发展的三维光学测量方法对这类零件有较好的适应性,但由于缺乏相关的蒙皮零件测量技术条件,使得规范化的测量工作未能在企业展开.首先在分析蒙皮零件传统检测技术要求和工程实践基础上确定蒙皮零件的数字化检测内容;然后针对光学扫描和摄影测量两种典型光学测量方法来阐述测量前准备、蒙皮零件放置、蒙皮零件外形测量等方面的技术条件,为后续规范测量工作提供技术指导.     

燃烧室火焰筒头部性能对比试验

根据前期某型发动机燃烧室头部降低冒烟数性能试验结果,火焰筒头部结构存在高温烧蚀变形痕迹,为保证该结构工 作可靠性和使用寿命,将原型燃烧室火焰筒头部传统的孔板+挡溅板的冷却结构改进为带有一定角度的收敛双锥形冷却结构,并 在单管燃烧试验器、扇形燃烧室试验件上采用连续气源、模拟参数进行了性能对比试验,录取了改进前后2种头部的点熄火边界、 燃烧效率及头部壁温。结果表明：在同工况下,改进后的火焰筒头部着火余气系数更大,点火边界更宽;贫油熄火边界相当;燃烧 效率基本相当,均大于0.99,符合性能要求;改进后火焰筒头部壁温较原型的有较大降低,温度分布更均匀。     

Structural shape parametric optimization for an internal structural-acoustic problem

A structural shape optimization problem, with respect to the structural aspect ratio is developed in the context of an axisymmetric structural-acoustic system, consisting of an elastic dome coupled with an internal acoustic cavity, is analyzed in the low- and medium-frequency ranges. The dome is a thin shell considered as a three-dimensional continuum with a dissipative constitutive equation. The internal fluid is a dissipative acoustic fluid. The dome is submitted to an external wall pressure field modeled by a stochastic field. The cost function is related to the pressure field over an internal axisymmetric observation surface inside the acoustic cavity. We are interested in minimizing the internal noise over the observation surface with respect to the structural aspect ratio defining the geometric shape of the dome. This paper develops an analysis of the structural-acoustic shape optimization problem to determine wheter or not there exist values of the dome aspect ratio for which the internal noise is a minimum. The frequency response functions of the structural-acoustic system are calculated to construct the cost function. In this context, the Fourier series expansions of the structural displacement field and the internal fluid velocity potential are carried out with respect to the polar angle variable. For each fixed circumferential wave number, a reduced matrix model is constructed using the structural modes of the structure in vacuo and the acoustic modes of the internal acoustic cavity with rigid wall. The structural modes and the acoustic modes are computed by the finite element method. The optimization parameter is the aspect ratio of the structure. The analysis presented shows that the structural shape optimization problem of the dome with respect to its aspect ratio parameter has a clear solution which minimizes internal noise in the low- and medium-frequency ranges.     

纤维缠绕壳体封头厚度计算

纤维缠绕火箭发动机壳体封头厚度是不均匀的，封头形状、纱带宽度及两端开口影响着外壳厚度，回顾了上计算方法，并在此基础上发展了一种计算封头厚度的公式，最后用这几种公式对实际的壳体封头厚度进行了计算，并与实测值进行了比较。     

超大尺寸共形吸波体雷达散射截面分析及验证

受结构复杂、超大尺寸、制作工艺等多种条件的限制,超大尺寸共形吸波体装机应用后的雷达散射截面研究开展较少,亟需从仿真及试验两个方面加强研究。本文从超大尺寸共形吸波体的双马来酰亚胺材质隐身翼面前缘制作工艺和基于仿真评估的结构设计出发,对共形吸波体的分层结构参数进行优化,对机翼前缘共形吸波体的装机雷达散射截面进行试验验证。结果表明：本文设计的超大尺寸共形吸波体垂直极化下在2~18GHz 取得-1.1~-22.4 dB 的雷达散射截面减缩效果,雷达散射截面的仿真评估误差可以控制在6.5 dB 以内,其中材料的电磁参数各向异性测试对仿真误差有决定性影响。     

飞行器共形天线新型制造工艺及应用研究进展

共形天线具有小型化、低剖面、大孔径等特点,是未来天线重点发展趋势之一,以气动一体化天线、超宽带窄波束天线为代表的共形天线成为目前飞行器天线领域的研究热点。当前共形天线的制作工艺主要包括打印、转印、激光加工等,采用合适的工艺能够实现天线的大面积共形制造。讨论了共形天线在不同飞行器载体上的优势,如打印制作的低剖面机载天线可实现战机的气动隐身一体化需求,也可满足弹载天线小型超宽带需求,柔性天线可应用于星载充气可展开天线等。在此基础上对当前共形天线存在的关键技术问题进行了阐述,并对共形天线在航空航天领域的未来发展做出了展望。     

多点"三明治"成形及其在风洞收缩段形体制造中的应用

大型风洞收缩段形体板厚较大,成形较困难,而风洞收缩段形体制造精度对气流品质有很大影响,由于收缩形体中各个瓣片的形状差异较大,所以采用传统模压工艺需要很多模具,势必增加成本和制造周期,因此,提出了低速风洞收缩段型面制造的一种新方法,即多点"三明治"成形方法。通过对收缩段曲面坐标变换和曲面离散,确定出多点"三明治"成形模具顶杆的高度,为了确保瓣片的尺寸加工精度,减少实验工作量,成形前,需要通过数值模拟对弹复量进行预报,试压后,测量瓣片的实际尺寸,重新调节模具顶杆的高度。研究表明,多点"三明治"成形适于制造大曲率半径曲面工件。采用此种新工艺已在一套模具上为某风洞收缩段形体制成200多种双曲率瓣片。     

保形烧蚀材料及相关气动热试验

保形烧蚀材料基于酚醛浸碳烧蚀材料而发展,主要为未来火星的进入、下降和着陆系统的防热而研发。本文简要回顾了酚醛浸碳烧蚀材料的发展及运用,对保形烧蚀材料的应用需求进行了介绍,主要描述了保形烧蚀材料的定义、研制过程及相关气动热试验。     

3D打印技术与传统加工技术对比的优缺点

随着计算机技术的飞速发展，3D打印（增材制造/快速成形）技术基于分层制造原理，采用材料逐层累加的方法，直接将数字化模型制造为实体零件，在多个领域具有广泛的应用前景。3D打印技术与传统加工各有千秋，3D打印与数控加工、铸锻造及模具制造等传统加工手段相结合，正在成为新产品快速成形与制造的方法之一。在民机制造领域，3D打印生产的零件，尤其是金属成形件，需要进一步的后处理（如热处理）才能投入生产使用。对于特定金属材料的3D打印成形零件，形状可以优化控制，并且结构静力性能可与铸锻件媲美。但是，由于无损检测能力的限制，3D打印零件内部孔隙度和微裂纹不可预测。对3D成形件的认识程度相比于传统加工还有较大差距，在民机应用中还有较长的路需要走。     

复合材料球面框球皮冲击损伤形貌的数值分析

根据民用飞机复合材料球面框球皮的实际结构铺层与材料体系,建试了三维冲击损伤分析模型并采用Hashin失效准则,对球皮层合板进行数值模拟。同时,采用ASTMD7136试验标准进行低速冲击、试验。数据与计算结果吻合较好,表明该模型可用于预测球面框球皮层压板结构在低速冲击下的损伤形貌和尺寸大小     

复合材料加筋壁板制造成本的快速估算模型

为了能够在设计阶段早期对复合材料加筋壁板制造成本进行快速估算,提出了一种以结构设计重量为主要驱动因素的制造成本估算模型。该模型的关键是考虑了诸如材料成本比重系数、制造工艺系数、蒙皮形状系数、筋条形状系数、材料利用率系数等合理取值。以某验证试验的试验件制造成本估算为例,估算成本与实际制造成本的偏差为10.8%,说明了采用该方法对复合材料加筋壁板制造成本进行快速估算的结果是可以为设计人员提供决策依据的。