民用飞机机翼结冰试验与数值预测

描述了某民用飞机在意大利IWT（icing wind tunnel）冰风洞的机翼结冰试验结果.根据冰风洞试验状态点,开展了基于拉格朗日方法和Messinger模型的冰形数值预测，并对试验冰形和数值预测冰形进行了对比分析.霜冰的数值预测结果与试验结果一致性良好,对于明冰,数值结果和试验结果存在一定的差异,原因在于:①明冰结冰过程中较强的绕流变化增大了冰积聚非定常效应对数值预测的影响；②采用的结冰热力学模型对明冰的模拟存在一定局限性；③明冰对于冰风洞设备工况和试验模型表面粗糙度的影响更为敏感.      

大型客机增升构型缝翼除冰状态失速特性

在防/除冰系统工作前提下翼面前缘残余积冰对全机失速特性的影响是评估系统效能是否达标的直接依据。针对中外翼区域重点防护的大型客机增升构型除冰方案，基于数值模拟方法对比分析了缝翼未结冰、未除冰、除冰状态下的失速特性。数值模拟结论表明虽然中外翼防/除冰防护区域较同类民机型号有所缩减，但仍能维持内翼始发分离流动形态、保证临界迎角附近的纵向力矩安定性、有效拓展失速边界。当前方案取消当地结冰防护的空气动力学依据是短舱外侧固有的下洗-展向流动综合效应已能充分削弱来流迎角影响，进而抑制局部结冰诱导的流动分离。研究结论可为防护区域设计优化及大型客机结冰适航取证提供理论依据。     

基于模型定义的复合材料旁路挤压试验压缩夹具参数化设计

针对民用飞机复合材料许用值试验开展中需要设计大量构型类似而繁杂的试验夹具,为提高夹具设计的效率和准确性、促进设计的标准化,本文总结了ASTM标准中复合材料旁路挤压试验的压缩试验夹具构型设计和制造等相关信息,采用包含基于模型的定义(Model Based Definition,MBD)信息的CATIA二次开发方法,提出了一个复合材料旁路挤压试验夹具参数化设计方法,实现了含设计制造信息的试验夹具装配体模型的快速准确建立。结果表明:含设计制造信息的试验夹具装配体设计的关键尺寸链参数为试验件孔径D和试验件宽度W。采用本文方法参数化设计的试验夹具符合ASTM关于复合材料许用值试验标准规定的夹具设计准确性和标准化的要求并缩短了设计周期。     

机翼油箱口盖的抗冲击性能研究进展

机翼油箱口盖与其周围的机翼外板共同构成飞机气动外形的一部分，飞机在服役过程中，油箱口盖无法避免地会遭受外物的撞击，确保油箱口盖的抗冲击性能对保证飞机安全性具有重要的意义。本文从适航法规要求、常用材料和结构形式、考核方法与评价3 个方面系统地介绍了机翼油箱口盖抗冲击性能的研究进展，总结了目前的研究结论，并对未来机翼油箱口盖的发展进行了展望，可为后续新型口盖的设计和制造提供一定的理论和技术参考。     

C/C机织复合材料开孔板强度有限元模拟

三维机织复合材料已在航空航天领域得到广泛应用,研究开孔C/C机织复合材料在拉伸和压缩状态下的损伤机理具有重要工程价值。建立开孔C/C三向正交机织复合材料试验件的镶嵌有限元模型,在孔周范围内按照材料的细观结构建立细观尺度有限元模型,采用基于细观力学的强度准则对其拉伸和压缩损伤演化过程进行模拟,并预测其极限拉伸、压缩载荷和拉伸、压缩强度。结果表明:在拉伸与压缩载荷下,由于缝线与纤维束接触区域的应力集中,使得开孔板经纱多处区域出现损伤起始,开孔板损伤区域均呈"X"形扩展。     

高可靠单向爆破的民机防爆结构设计

基于适航条款FAR25.795和咨询通告AC25.795-6，结合灾难性故障状态对飞机和乘客的影响程度，确定最小风险炸弹位置(LRBL)结构的设计要求是结构实现单向爆破功能的概率大于1-10-9，提出了一种高可靠单向爆破的LRBL结构的设计技术。首先根据LRBL结构将爆炸产生的能量沿指定方向释放到客舱外部的防爆原理，设计LRBL结构方案是由端盖、罐体以及剪切销三部分组成的圆筒结构，然后利用LS-DYNA软件对内爆作用下LRBL结构的塑性应变进行研究，分别讨论了不同炸药位置和结构尺寸对LRBL结构各危险部位塑性应变的影响，最后开展了LRBL结构实现单方向爆破功能的可靠性分析，利用拉丁超立方抽样获取输入样本，通过爆炸仿真获得输出样本，采用K-S检验分析其概率分布特征，并基于故障树模型计算可靠度。结果表明：所提出的结构厚度为20 mm、剪切销直径为14 mm的LRBL结构设计方案，其实现单方向爆破功能的概率为1-4.07×10^-10，能够满足LRBL结构的设计要求，可为国产飞机LRBL结构的适航验证和适航审定提供技术支撑。     

考虑可制造性的变刚度复合材料加筋壁板的优化设计

由于变刚度复合材料具有更大的设计空间，能更充分发挥复合材料各向异性的优势，研究其优化设计方法越来越重要。本文首先考虑了工形长桁加筋壁板变刚度复合材料的可制造性，并通过自动铺丝工艺试验获得了纤维的变角度极限范围。研究了壁板面板的铺放角度对加筋结构屈曲强度的影响，然后利用Python编程，结合Abaqus有限元软件通过遗传算法对工形长桁加筋壁板的面板铺层设计进行了优化。研究发现，纤维角度变化宜控制在20°范围内，当面板与筋条同时承受压缩载荷时，面板为纯0°铺层的加筋结构的屈曲强度比纯90°铺层时要低；遗传算法稳定且收敛性好，通过优化后的结果发现，纤维角度集中在60°～65°时，加筋结构的屈曲强度最高。变刚度复合材料可提高加筋壁板屈曲性能，应用前景广阔。     

基于工程经验和层次分析的民机试飞周期影响因素分析及可行性建议

试飞取证是民机研制的重要环节,也是当前国内民机研制亟需补全的短板,过长的试飞周期将给民机研制成本带来极大压力,过度推迟的取证交付计划将会给民机产品的市场竞争力带来不利影响。 基于当前国内民机研制经验,总结民机试飞的类型和特点,对比分析已有国内外民机试飞周期数据,结合国内民机实际试飞过程和工程经验,识别出影响当前阶段国内民机试飞周期的主要因素,并基于层次分析法和实际试飞实施案例经验搭建了民机试飞周期影响因素评价分析模型,对各层级影响因素进行了定量分析,得出减少试飞科目可有效减少试飞周期的结论,并就优先级较高的具体影响因素提出了优化完善建议或可行性方案,给出了民机研发试飞管控建议和取得型号检查核准书( type inspection authorization,简称 TIA) 前试飞科目选取建议,供后续民机研制参考使用。     

结冰风洞过冷大水滴试验中混合翼设计

开展结冰风洞过冷大水滴结冰试验验证了现有混合翼设计准则。结冰风洞过冷大水滴结冰试验条件采用大、小水滴两种喷嘴组合喷雾实现了与冻毛毛雨水滴质量“双峰”分布曲线非常符合的过冷大水滴结冰环境模拟。以0.50 m弦长的NACA0012翼型为原始翼型，基于面向工程、面向适航的混合翼设计准则通过求解Navier-Stokes(NS)方程计算翼面压力分布，以混合翼与原始翼型驻点位置和前缘吸力峰值尽可能重合为目标，在保证前缘附近与原始翼型相同的基础上混合翼的设计弦长缩短50%。在结冰风洞中开展冻毛毛雨环境下的结冰试验验证混合翼设计效果，结果显示混合翼型与原始翼型模型前缘表面的冰形特征基本一致，局部冰形存在少量差异，混合翼型模型表面冰形冰高略偏大。所得结论表明现有混合翼设计准则在冻毛毛雨环境下依旧适用，可供后续开展相关民机型号的过冷大水滴结冰风洞试验参考。     

翼型结冰状态复杂分离流动数值模拟综述

结冰触发的复杂分离流动将导致翼型气动性能特别是失速特性全面恶化。结冰状态气动特性的准确预测和流动机理的深入剖析依赖于分离流场结构的精确求解。随着计算流体力学特别是湍流模拟方法的不断完善，数值模拟能够更为清晰和完备地反映非定常分离流场的细节特征及物理本质、提供更加翔实和丰富的气动力数据。从雷诺平均（RANS）、大涡模拟（LES）和RANS/LES这3类典型湍流模拟方法的应用层面出发，综合评述了近年来数值模拟研究在翼型结冰状态失速特性预测与分离特征描述等方面取得的主要进展，并从高精度冰形构造、新型湍流模拟方法、深层次非定常特性、实时耦合分析等方面对现阶段研究发展的相关趋势进行总结和展望。