飞机易损性计算中的射击线几何描述方法(英文)

本文提出了一种飞机易损性计算中的射击线几何描述方法。首先,将给定打击方向上的飞机暴露面积划分为三个子区域:非易损区域、非重叠易损区域和重叠易损区域。然后,把飞机的独立存在状态划分为三类:杀伤状态、中间状态和非杀伤状态,利用射击线扫描法,对以上三个子区域中的飞机存在状态参数进行分析。最后,该方法提供两类射击线几何描述数据:(1)每个子区域内部件的易损面积和暴露面积,这些数据主要用于计算部件的单击中易损性;(2)飞机的独立存在状态及各个状态对应的面积,这些数据主要用于计算飞机的单/多击中易损性。算例分析表明,所提出的方法通过跟踪射击线运动路径,可以提供飞机及部件被威胁命中部分的面积参数,从而使易损性计算更具有真实性。同时,该方法解决了目前方法在考虑部件重叠时的通用性问题,所提供的几何描述数据形式简单,易于分析人员使用。     

基于参数化有限元方法的机翼重量预测

为飞机总体设计阶段提供一种快速而较精确的机翼重量预测方法。该方法是将参数化几何建模和参数化有限元建模方法相结合,快速地建立机翼结构有限元模型。通过应用CATIA二次开发技术,实现机翼结构布置模型的自动生成;通过运用PATRAN的PCL语言,实现结构有限元模型的自动生成;通过应用优化方法,确定出结构尺寸,进而计算出机翼重量。算例表明,本方法可快速地分析不同结构布置方案和不同材料方案的机翼重量,适用于飞机总体方案设计阶段机翼重量计算。     

F-35战斗机气动及隐身特性分析

以F-35战斗机为研究目标,对目标体进行三维外形重建,并对重建后的模型进行气动及隐身特性的计算和分析,首先采用了基于飞机三视图进行轮廓线提取来重建F-35全机理论外形的方法,引入了基于草图跟踪的CATIA三视图的标定,大大地提高了模型重建的精度。其次采用非结构网格对F-35的计算区域进行网格划分,采用EULER方程完成了F-35在亚声速、跨声速及超声速等飞行条件下的流场计算,分析了不同状态下的升力、阻力和大迎角气动特性。最后利用曲面像素法对F-35全机高频雷达目标特性进行了计算,提出了一种基于IGS数据转换格式的隐身计算网格生成方法,比较了不同俯仰角及方位角下的RCS特性曲线,分析了对RCS影响比较大的部件。     

直升机结构动特性建模技术研究

在直升机设计阶段通过建模分析进行全机动特性设计，准确地预测全机振动响应是控制和降低直升机振动水平的关键技术，本文以直11型直升机为研究对象，对机体结构的动特性建模技术进行了深入的研究，采用从部件到全机建模的研究策略，把整个机体分成尾段，舱门，机身段，分别进行有限元建模，动特性试验，相关分析，模型修改技术和建模准则的研究，在此基础上，对部件连接界面建模分析，组建修改后的各部件模型，建立全机动特性分析模型，通过对直11型机全机动力学建模，试验相关分析与模型修改，大大增强了分析模型的预测能力，达到了40Hz以内的频率误差小于11％的预测精度，突破了对直升机复杂结构建模关键技术，建立了适用于直升机结构动力学分析的建模准则，在直11型机动特性设计中取得了成功。     

一种基于激光跟踪仪的大飞机外形测绘建模方法

为满足现役飞机进行数字化建模的需求,随着数字化测量技术的发展,使用激光跟踪仪及激光扫描仪进行大尺寸飞机停机状态全机外形测绘建模的工程技术方法已经成为现实.通过对某型飞机进行全机测绘建模的工程实例分析,归纳出大飞机测绘建模主要包括:测绘建模平台的搭建、整机逆向数据采集、点云数据处理、曲面模型重建、重建模型质量分析5个关键环节.该测绘建模方法既能大幅度提升飞机模型重建的精度和测绘建模效率,又能满足顶层的现代飞机研制及改装过程中数字化设计需求,还可以在飞机设计、制造、改型、改装中发挥重要作用.     

基于Patran二次开发的机身结构参数化建模

为缩短建立结构模型的周期,针对某大型运输机机身结构,应用PCL语言开发了-个参数化快速建模软件.其中,采用了一种二次曲线描述飞机机身理论外形的方法,该方法可以用极少的参数来描述飞机各种部件的理论外形.实例表明,运用该软件能快速自动地生成飞机机身结构模型,提高了建模效率.     

机翼结构有限元快速建模技术研究

为提高飞机机翼结构初步设计阶段有限元建模的质量和效率,提出了机翼结构有限元参数化建模方法。采用模板技术将机翼结构几何建模过程中的方法、规则和专家经验等知识进行封装,在CATIA建模平台上通过Visual Basic开发了知识驱动的机翼结构几何参数化建模系统。研究了CAD与CAE系统之间的数据传递手段,读取上游模型信息,完成了几何模型的重构。基于PATRAN二次开发语言PCL进行了有限元网格自动剖分,快速生成了有限元模型,并实现了CAD模型向CAE模型转换的无缝集成。     

飞机桁条快速设计技术研究

飞机桁条传统设计方法采用人工查阅桁条手册并根据参数手工操作CATIA完成桁条建模,该方法存在查表效率低、建模效率低、容易出错等问题。基于桁条数据库提出了一种新的三维桁条模型快速生成的方法。该方法以CAA为基础,以CATIA为平台,VisualC＋＋为编程工具,可以自动、高效、准确地进行设计,缩短了飞机研制周期中用于查询手册,绘制草图等简单劳动的时间,提高了工作效率,为飞机设计部门在桁条快速设计方面实现自动化提供了帮助,同时该方法可以推广到飞机梁等其他零件的快速设计。     

两种全机建模方式动力特性一致性分析

在全机动力分析中，对机身建模有两种不同的观点，一种是将机身建成梁式结构，另一种是将机身建成由长桁、隔框和蒙皮组成的简式模型。分析了两种建模方式的优缺点，并依据飞机总体设计的概念，按相似理论对吹风模型动力特性设计的方法，仿真构造了在研飞机，并按两种方法建成有限元模型，分别进行了全机振动特性分析和颤振分析，论证了两种建模方法的一致性。     

翼身融合飞机参数化几何模型

本文研究翼身融合飞机的参数化几何模型生成的方法。翼身融合飞机各部件均视作翼面类部件,运用形状函数和分类函数变换方法描述飞机各个剖面翼型。用三次施密特曲线描述飞机沿展向的厚度变化与后缘曲线形状,用分段曲线描述复杂的前缘形状。翼梢小翼划分为过渡段与主段两部分分别描述,并通过变换矩阵计算主翼段关键参数坐标。应用CATIA二次开发技术实现参数化几何模型的自动生成。     

Aircraft vulnerability modeling and computation methods based on product structure and CATIA

Survivability strengthening/vulnerability reduction designs have become one of the most important design disciplines of military aircraft now. Due to progressiveness and complexity of modern combat aircraft, the existing vulnerability modeling and computation methods cannot meet the current engineering application requirements. Therefore, a vulnerability modeling and computation method based on product structure and CATIA is proposed in sufficient consideration of the design characteristics of modern combat aircraft. This method directly constructs the aircraft vulnerability model by CATIA or the digital model database, and manages all the product components of the vulnerability model via aircraft product structure. Using CAA second development, the detailed operations and computation methods of vulnerability analysis are integrated into CATIA software environment. Comprehensive assessment data and visual kill probability Iso-contours can also be presented, which meet the vulnerability analysis requirements of modern combat aircraft effectively. The intact vulnerability model of one hypothetical aircraft is constructed, and the effects of redundant technology to the aircraft vulnerability are assessed, which validate the engineering practicality of the method.     

一种民用飞机结构建模方法研究与应用

民用飞机结构设计过程中,结构建模占用了设计人员大量的时间与精力,如何快速完成结构建模是提升结构设计效率的关键之一,基于CATIA 二次开发技术,提出一种民用飞机结构快速建模方法。在分析总结常用民用飞机结构数模的基础上,将常用零件模型分解为典型加工特征的组合;针对每个特征,创建为CATIA知识模板,并集成为结构特征模板库;同时,采用CAA 二次开发技术,设计可视化操作界面用于特征模板库调用;通过模拟减材加工过程逐个调用加工特征模板,完成结构模型创建;以下陷特征为例,对比分析传统布尔操作建模方法与本文建模方法的建模效率与质量。结果表明：该建模方法能够显著提高结构建模效率和质量。     

民用涡扇发动机结构与建模分析研究

数学模型是航空发动机性能仿真与控制系统设计的重要技术基础,针对民用涡扇发动机建模需求,以广泛使用的大涵道比涡扇发动机为研究对象,参考国外经验并结合理论分析,进行与整机建模相关的发动机主要部件结构特点和部件建模方法研究,给出发动机大风扇特性分解方法,分析空气引气系统、压气机稳定性控制系统、涡轮叶尖间隙控制系统、反推力装置等系统的结构和建模方法,以期为民用大涵道比涡扇发动机整机建模提供技术支持.     

A Direct Simulation Method for Calculating Multiple-hit Vulnerability of Aircraft with Overlapping Components

When components overlap, the aircraft multiple-hit vulnerability analysis usually consists of two steps. The first is to determine the aircraft unique existent states using vulnerable area decomposition method, and the second is to calculate the aircraft cumulated probability of kill using Markov chain method for exact solution or Monte Carlo method for solving the combinatorial explosion problem. This article proposes a direct simulation method for calculating the aircraft multiple-hit vulnerability in order to avoid the complex vulnerable area decomposition issue. In this method, random method is adopted to produce the multiple-hit locations and Bernoulli trial is used to determine the kill or no kill of each component hit by one shot line, and kill tree is checked to determine aircraft existent states during one simulation. When the number of times of simulation is large enough, the aircraft multiple-hit vulnerability can be statistically obtained. Analysis shows that the proposed direct simulation method can provide good accuracy compared with Markov chain method and avoid the combinatorial explosion problem, and does not need the complex vulnerable area decomposition and can directly calculate the aircraft multiple-hit vulnerability. Another important finding is the binomial or Poisson simplified approach is sometimes very poor in accuracy, and should be used cautiously.     

基于模式重要度的航空电源系统可靠性估计

针对航空电源系统可靠性分析的需要,研究现有典型系统的结构特点,提出基于模式重要度的系统可靠性估计方法。该方法首先根据航空电源各子系统的组成,采用蒙特卡罗方法对各子系统可靠性进行分析。根据子系统中各部件的模式重要度,建立子系统可靠性估计模型,进而获取并联系统和总系统的可靠性估计模型。该方法结合了蒙特卡罗方法的优势和系统本身的结构特点,既解决了复杂航空电源系统可靠性分析的难题,又克服了单纯采用蒙特卡罗方法对其进行分析时,仿真效率较低的问题。最后,采用所提出的方法对两种类型的电源系统进行仿真分析,并与单纯蒙特卡罗方法仿真分析结果进行比较,验证了该方法的可行性和有效性。     

飞机作战生存力分析方法研究进展与挑战

军用飞机在执行作战任务过程中,常常会与武器系统遭遇,如何分析其生存能力从而进行改进设计一直是航空领域的研究难点。回顾了作战生存力研究的历史与现状,从敏感性计算和易损性计算两方面总结了生存力的定量分析方法,重点综述了基本信号探测敏感性模型、雷达对抗下的敏感性模型、红外对抗下的敏感性模型,以及部件间弹道遮挡关系确定、部件毁伤测度与判据、重叠及高维空间易损性计算、薄弱部位确定方法等方面取得的新进展。在此基础上,针对未来体系对抗与先进武器环境,提出了生存力研究需要关注和解决的问题,包括网络与信息战下的敏感性分析、敏感性对抗装置的效益代价与权衡设计、部件易损性毁伤机理与判据、先进武器及多因素耦合下的易损性分析以及大数据背景下的性能降级易损性研究等。     

电动通用飞机复合材料结构设计及验证技术

为了设计和制造出重量轻、工艺简单且经济实惠的电动通用飞机,提出了一种新型的复合材料结构设计和验证方法。对飞机的载荷传递进行了理论分析,采用CATIA对飞机结构进行建模,并使用PATRAN/NASTRAN进行了强度计算,根据计算结果,优化了复合材料铺层设计,采用二维图纸的形式快速完成发图。对所采用复合材料的组件和整机进行了一系列的力学试验验证,形成了一套适合轻型飞机的结构快速试验验证方法。根据不同类型零部件的特点采用不同的制造工艺,使生产成本和周期得到有效控制。设计结果、试验数据的有效性和工艺质量的可靠性已经在锐翔RX1E电动双座飞机上得到了证实,该飞机的各项性能满足设计指标要求。     

基于Modelica和Dymola的航空发动机建模与性能仿真

本文介绍了Modelica/Dymola软件的主要特点,航空发动机模块划分的原则和方法,以及利用Modelica/Dymola软件开发的航空发动机通用模型库中主要部件的建模方法,并采用己建立的部件模型,搭建了双轴涡扇发动机的系统级模型,对其起动过程进行了仿真.结果表明,仿真结果符合实际情况,该模型库对于航空发动机的概念设计和初步设计具有重要意义和实用价值.     

基于等效靶方法的飞机单击中易损性通用计算模型

飞机单击中易损性/生存力经常表示为飞机在给定一次威胁(例如碎片)随机打击条件下的杀伤概率及易损面积结果.将弹药威力评估领域中的"等效靶"方法引入到飞机易损性评估中,提出了一种飞机在弹丸或导弹碎片单次打击下的杀伤概率及易损面积的通用计算模型.为了更加反映真实情况,该模型考虑了一枚碎片(弹丸)连续穿透部件后运动状态变化的影响.应用表明,所提出的通用模型解决了易损性评估中Pk/h(部件给定打击下的杀伤概率)的计算问题,与其他通常采用的单击中模型相比更容易实现计算机化.