民用飞机运行环境适应性影响因素研究

民用飞机运行环境是指民机运行所处的外部条件,不同机型的运行环境适应能力有所差别。根据飞行的不同阶段,将民机运行环境划分为起降运行环境(或机场运行环境)和航线运行环境。通过对飞机起降运行环境和航线运行环境的分析,分别研究了能见度、云高、风、跑道长度、温度、机场标高、航程、飘降限制、供氧限制、燃油经济性限制等因素,对飞机放行和最大起飞质量造成的影响,并结合飞机的飞行手册等数据,分析比较了波音737-800、767-200、787-8的运行环境适应性。     

旅客机座舱热舒适动态特性仿真

巡航飞行时,旅客机座舱内相对湿度和空气密度都低于地面建筑物环境。低相对湿度会造成更高的蒸发热损失,低密度空气却会减少对流换热,在这2种因素的复合作用下,会使座舱内热舒适性与地面建筑物有所不同。针对传统旅客机环境控制系统不能完全满足座舱内舒适性要求的状况,提出一种直接以舒适指标PMV为控制目标的热舒适控制策略,应用集总参数法建立了座舱热舒适动态特性模型,并采用仿真方法研究了分别以PMV和温度作为控制目标时,座舱内热舒适的动态特性。仿真结果表明,舒适控制能更好地满足座舱内的热舒适;此外与地面建筑物环境相比,需要更高的空气温度才能使座舱达到热舒适。     

浅议民机舱内声学波音与空客研究现状

民机噪声对机场环境、客舱舒适性、民机的安全都会产生影响,为此要对其进行研究和控制。针对控制舱内声学环境的目地,简要介绍了欧洲及美国控制民机舱内噪声的研究手段及现状。     

基于交互仿真技术的民用飞机舒适性研究

提高民机舒适性需要各个系统的综合设计,但飞机制造成功后如果舒适性不满足要求再考虑改进舒适性,工作进行难度比较大,且未必能取得理想的效果,因此设计之初就要考虑民机客舱的舒适性。为解决此问题,设计之中选择特定的仿真软件对客舱的舒适性进行设计、评估及优化,这样舒适性设计可取得良好的设计方案,并可节约项目成本。基于此研究思路,介绍了利用VIRTOOLS软件对舱内舒适性进行设计研究的方法和思路。     

基于PMV-PPD的地面空调最佳送风速度

针对目前飞机地面空调恒速送风所造成的客舱热舒适性和节能效果不佳的问题,运用CFD技术建立了Boeing737飞机客舱的仿真模型,并通过实验室1∶1尺寸的Boeing737实验舱进行验证,证明所建立的CFD模型合理有效。在此模型基础上,模拟了飞机客舱内的风速场、温度场,根据采样点的风速和温度,分别得到不同送风速度下的客舱内热舒适性评价指标PMV和PPD,通过高斯拟合得到地面空调送风速度与PPD平均值之间的曲线关系,求解得到了满足热舒适性要求的地面空调最佳送风速度,从而实现地面空调的节能控制。     

国内主流机型客舱声品质表现分析

舱内声环境是决定飞机乘坐舒适性的主要因素之一,而声品质是声环境的一个重要特征。目前声品质分析通常采用主观评价和客观评价两种途径,其中声品质客观评价通过分析噪声数据的频谱特性等物理参数,能更客观的反映声音特性。本文通过高精度的双耳采集设备实测了国内主流机型在巡航阶段的声环境数据,并对相关数据进行声品质客观分析。根据本文测量结果的分析,飞机客舱内的A声级在69.4 dB（A）~83.9 dB（A）之间,响度在28.4 sone~52.5 sone之间,尖锐度分布较均匀,数值在1.1 acum~1.4 acum之间。根据频谱云图结果,噪声源主要集中在200 Hz~400 Hz频段,并且噪声强度在客舱中后部有明显增强。总体来说,各个采样机型客舱内的声品质表现整体处于可接受的水平,其中客舱前部的声品质表现要优于客舱中后部位置。     

单通道民用飞机客舱气流组织数值仿真研究

建立了单通道民用飞机客舱气流组织数值仿真模型,对不同的送风角度、送风速度和送风比例等状态的客舱气流组织进行了数值仿真研究,通过对比分析不同状态的仿真结果的流场、温度场、预期不满意百分率PPD、预测平均反应PMV、吹风感所引起的不满意率DR及其垂直温差导致的不满意率PD等热舒适性参数,发现水平角度送风、上风口较低风速和下风口较大风速、上风口风量少于下风口的设计较为合理。     

民机机身下部结构耐撞性优化设计

 针对含多设计参数的典型民机机身下部结构耐撞性设计,提出了一种设计方法,该方法以最小化客舱地板的初始加速度峰值与最大化参考压溃状态的结构内能为优化双目标,通过Kriging模型对结构的冲击响应进行预测,采用非支配排序遗传算法II(NSGA-II)对双目标进行优化,进而由Nash-Pareto策略获得最优方案。为了得到最优设计方案,同时研究设计参数对机身结构耐撞性的影响,提出最大化期望提高与最大化预测方差同步加点准则建立代理模型。采用该设计方法,以典型民机机身下部结构设计问题为算例,对客舱地板支撑结构、货舱地板和泡沫构件形状参数进行优化。结果表明,相对原始设计客舱地板的加速度峰值降低约18.3%,次高加速度峰值也得到有效降低,改善了机身结构的耐撞性;Kriging模型预测响应与有限元分析结果误差小于1%,说明了设计方法的有效性。     

大型客机驾驶舱/客舱振动舒适性评估

通过某大型客机飞行测试，获得驾驶舱/客舱典型区域振动环境。根据ISO 2631-1:1997标准规定的频率计权加速度计算方法，对滑跑、起飞、爬升、巡航、下降、着陆和滑行等7种典型状态下，驾驶舱飞行员座椅和客舱前/中/后排座椅位置处的全身振动(WBV)加速度均方根值进行了计算与分析。依据标准中的计权加速度与舒适性等级对照关系，对各状态/各区域的人体振动舒适性进行了评估。结果表明，客舱在不同飞行状态不同区域的振动舒适性等级不同。从飞行阶段来看，在滑跑、爬升、巡航、下降和滑行阶段，所有舱位基本处于“没有不舒适”或“有点不舒适”等级，尤其是占据客机大部分飞行时间的巡航阶段，所有舱位都达到“没有不舒适”等级。但起飞和着陆阶段，所有舱位振动舒适性较差，驾驶舱和后排只得到了“非常不舒适”的评估等级；从舱位分布来看，中排区域的振动舒适性最佳，在大多飞机阶段都达到了“没有不舒适”或“有点不舒适”评估等级。前排区域舒适性也相对较好，只有在着陆阶段降为“不舒适”等级，而驾驶舱和后排相对较差，特别是驾驶舱在滑跑、起飞和着陆阶段，只得到“不舒适”或“非常不舒适”的评估等级。     

A320系列受乘客好评

最近的一项对乘坐单通道飞机旅客进行的调查显示,空中客车A320系列飞机受到57%的乘客的青睐。这比竞争机型所获得的青睐程度高出33%。这项调查是由总部设在伦敦的Skytrax研究机构于2003年3—-5月间进行的。他们共发放并回收了69308份问卷。参与调查的乘客包括美国、欧洲及拉丁美洲的大型全服务航空公司和低成本航空公司的顾客。旅客选择他们喜欢的机型是通过权衡客舱舒适性,例如舱内噪音、客舱宽度、客舱环境、座椅的舒适性、头顶空间大小以及是否方便乘客登机或离机。A320系列在各项调查中脱颖而出受到青睐。乘客对其宽敞的客舱非常满意…     

FMS巡航阶段的垂直轨迹预测算法及应用

飞机的飞行过程涉及多个垂直飞行阶段,巡航阶段占了绝大部分的飞行时间、飞行距离及燃油消耗,研究飞行管理系统（FMS）巡航阶段的垂直轨迹预测算法,对于提升飞行的经济性、舒适性、安全性是非常重要和必要的。为了满足不同类型飞机之间巡航阶段垂直轨迹预测算法的通用性,提高垂直轨迹预测的精确度和可信度,提出一种适用于巡航阶段的垂直轨迹预测算法。首先,通过计算巡航阶段的速度剖面,构建预测过程中更加符合实际的大气模型;然后基于第一性原理（第一法则）的飞机模型计算所需的巡航燃油流量数据,通过设计的巡航阶段垂直轨迹预测算法逻辑,给出巡航阶段预测的垂直轨迹;最后通过地面仿真试验和空中试飞验证算法的有效性与准确性。结果表明：本文提出的基于第一性原理飞机模型的FMS 巡航阶段垂直轨迹预测算法能够预测飞机的巡航轨迹,且预测精度误差低于1%。     

民用飞机副翼舱结构振动疲劳寿命预计

副翼舱是民用飞机重要部件之一,主要作用为连接副翼并对安装副翼提供支持,将副翼的气动载荷传递到主翼盒上。当受到气动力及其他激励时副翼舱结构产生结构振动响应。副翼舱结构振动疲劳寿命需满足民用飞机适航条款要求,为表明满足适航条款符合性,对随机动载荷激励下副翼舱结构进行振动疲劳寿命预计具有重要意义。以民用飞机副翼舱结构为研究对象,基于试飞实测应变数据、金属材料的随机振动S-N曲线和改进声疲劳寿命估算法,提出了一种适用于振动疲劳寿命预计的工程处理方法。通过飞行试验、有限元仿真、数据分析等相结合的方法进行副翼舱结构优化前后的振动疲劳寿命预计。副翼舱结构优化前损伤位置预测寿命最低为59飞行小时,符合实际损伤位置寿命情况。副翼舱结构优化后应力水平明显降低,寿命满足要求。结果表明：基于实测数据的副翼舱结构振动疲劳寿命预计方法有效,可作为振动疲劳寿命预计的工程处理方法。     

基于可用能的多电飞机能量利用率分析方法

为了分析复杂多电飞机系统的能量使用情况,将模块化系统建模与可用能分析方法相结合构造出一种能量利用率分析方法。利用该方法将多电飞机系统分成动力、电力、液压、机体、防冰除冰、环境控制和座舱等子系统,在完整巡航任务剖面内计算各子系统可用能的分配和使用情况,分析相同飞行状态下不同子系统以及相同子系统在不同飞行状态下的能量利用率。所采用的燃料可用能计算公式不仅考虑了化学能还考虑了燃烧状态的影响。结果显示,多电飞机中可用能损失主要发生在发动机中,液压作动系统紧随其次;防冰除冰单元在飞机盘旋阶段的可用能效率较低,在起飞着陆阶段效率较高。     

座舱湿度的模糊控制

旅客机在巡航高度上,机外空气的相对湿度很低,如果不进行加湿,会使舱内相对湿度与机外大气湿度持平,远低于人体耐受范围。长时间处于低湿度环境会使人感到不舒适并带来其他一些生理问题,所以,在旅客机的飞行过程中,对座舱的加湿是必要的。但是空气湿度控制系统是一个复杂的非线性控制问题,采用传统模型比较难建立控制方程。模糊控制正好可以适用于这样的复杂系统。以某客机的一次飞行包线为例,建立了基于模糊控制原理的湿度控制模型,并进行了仿真。仿真结果表明,采用模糊控制的湿度控制系统能够很好地满足舱内湿度的控制要求。     

民机座舱负压差安全释压功能试飞研究

座舱压调系统是保障试飞安全的重要系统,座舱压差过大会对飞机结构造成损坏,严重影响飞行安全。对座舱负压差安全释压飞行试验进行了研究,首先介绍了座舱压力调节系统的基本原理和设计特点,随后从试飞方法、改装方法、数据处理、试飞风险几方面对座舱负压差安全释压试飞技术进行了分析总结,可为民机座舱负压差安全释压功能试验提供参考。     

机翼结冰生命周期的数字孪生软件系统

飞机巡航中的机翼结冰情况是关系到飞行安全的重大实际问题之一,如果能够实时监测甚至根据环境提前预测机翼结冰过程和状况,对改进机翼防除冰设计、规避飞行危险都具有重大意义。数字孪生技术作为5G信息时代中新兴的技术,为物理过程的虚拟呈现提供了新的思路与解决方案、同时数字孪生技术结合人工智能等技术,同样可以应用于飞机巡航中机翼结冰物理过程,对实时监测与预测提供了新的技术保证。从数字孪生的角度出发,以机翼结冰神经网络模型为切入点,设计实现了一款基于数字孪生和人工智能技术的巡航中机翼结冰二维过程快速呈现软件系统。软件获取飞机巡航结冰参数与飞行参数,运行结果能够利用动态显示方式,呈现飞机巡航中机翼结冰全生命周期。     

某大型地效飞行器及其驮运巡航状态气动特性数值模拟

研究地效飞行器及其驮运负载飞行器巡航状态的气动特性,对大型地效飞行器的研发具有重要意义。采用求解N-S方程的有限体积法,分别针对地效飞行器巡航状态及其驮运负载飞行器巡航状态进行数值模拟分析。结果表明:综合考虑升阻比与阻力的大小,地效飞行器巡航状态机翼的最佳安装角为5.5°;综合考虑升阻比与巡航飞行的安全性、操纵性,地效飞行器巡航状态的最佳飞行高度为8 m;综合考虑巡航经济性以及从巡航状态过渡到分离状态的安全性与可靠性,两机驮运巡航状态下负载飞行器的最佳迎角为3°。     

民用飞机干燥系统分析设计

以建模和计算分析为手段,完成民用飞机干燥系统的需求分析和方案设计。首先建立民用飞机客舱横截面的几何模型和传热模型;基于饱和含湿量和温度之间的关系分析客舱顶部干燥控制需求;比较干燥控制需求和民用飞机典型巡航工况下的相关参数确定干燥系统设计方案;最后将设计方案与实际应用进行比照,实际应用和设计方案吻合较好,说明了设计过程的合理性。