民机复合材料制造成本分析与控制

在追求先进性和经济性的过程中,越来越多的复合材料在各类民机主承力或次承力结构上得到应用,然而复合材料高昂的制造成本成为其进一步扩大应用的重要阻碍. 针对复合材料的成本控制,国内外提出了复合材料低成本制造工艺,大多为非热压罐成型工艺,包括液体成型(LCM)工艺等.但液体成型工艺由于技术成熟度等原因,在民机领域的应用还需开展进一步的研究和验证工作.因此,全球航空制造业迫切需要对于现有热压罐成型工艺进行改进,研究如何降低复合材料制造成本,实现复合材料性能与成本的平衡.     

民机典型前缘结构抗鸟撞分析研究

为保障飞行安全,CCAR25 部对民机结构抗鸟撞性能提出了严格的指令性要求,须对机翼前缘、平尾前缘和垂尾前缘等典型前缘结构进行鸟撞分析。鸟撞分析涉及到结构的动力学分析、鸟体的本构关系模拟、材料的高速非线性效应以及结构大变形等多方面因素的影响,相关的计算复杂,会耗费结构设计人员大量的精力和时间。通过采用经验公式和仿真分析方法对前缘结构抗鸟撞性能进行快速的分析,可达到对结构的抗鸟撞能力进行快速预估并从而指导设计的目的。     

民用飞机止动器对于FAR 25.675 条款的适航符合性验证

活动翼面在大型民机上大量存在,为满足FAR§25．675条款要求,都需要设置止动器并对该止动器结构进行详细的设计。通过实例分析,对缝翼止动器FAR§25．675条款适航符合性验证思路和方法进行了说明,给出了一种满足FAR§25．675条款的缝翼止动器设计方法。通过对该条款符合性验证的实例分析,对设计止动器结构提供了有益的思路,为民用飞机止动器设计顺利通过FAR§25．675条款的符合性验证提供了借鉴。     

一种多部位损伤全寿命分析的工程方法

提出了一种多部位损伤全寿命分析的工程方法,该方法包含3部分内容。对多裂纹萌生问题,通过研究多细节结构中裂纹萌生机理,将裂纹萌生寿命的取值事件转化为3个独立事件的积事件,前者的发生概率等于3个独立事件发生概率的乘积,3个独立事件的发生概率可由单细节结构裂纹萌生寿命的概率分布求得。从而可由单细节结构裂纹萌生寿命概率分布得到多细节结构中依次出现的各条裂纹的萌生寿命的概率分布。对多裂纹扩展问题,先通过有限元方法计算出多裂纹指定长度组合下的应力强度因子,然后引入响应面法,定量地建立了裂纹长度与应力强度因子之间的函数关系,由响应面模型得到多裂纹任意长度组合下的应力强度因子,最后采用循环接循环法进行裂纹扩展分析。对多裂纹结构失效分析,采用亚临界条件判断结构是否失效,认为结构上萌生的首条裂纹与第2条裂纹的位置相邻,裂纹发生首次连通时,结构失效。进行了单细节带孔板与多细节带孔板的裂纹萌生扩展试验,并对多细节带孔板的裂纹萌生扩展寿命和首次裂纹连通寿命进行了预测。预测结果和试验结果吻合良好,表明该方法是有效的。     

民机复合材料成本探讨

复合材料具有比模量和比强度高,耐腐蚀、抗疲劳、可设计、工艺性好(复杂型面适应性强、可整体成型)等优点,近年来在工业界获得了越来越多的青睐.在航空领域,由于能够满足日益严苛的重量、力学性能和航线运营维护的要求,复合材料的用量更是已经成为飞机先进性的一个重要标志. 随着人们对大型客机安全性、经济性、舒适性、环保性要求的提高,对飞机结构提出了诸如减重等更多的迫切需求,这些需求促使复合材料获得了更为广泛的应用.欧美国家从上个世纪80年代便启动了很多科技计划来推动复合材料在飞机结构上的应用.例如,波音777复材用量占比达到10％,787达到50％;空客A380复材用量占比达到25％,A350XWB达到52％.通过复合材料的应用,飞机的舒适性和经济性都得到了显著改善.中国商飞作为世界航空界后起之秀,充分借鉴自研机型的经验积累,逐级加大复合材料用量,C919复材用量占比能达10％,CR929能达51％.     

民机典型前缘结构抗鸟撞分析研究

为保障飞行安全,CCAR25部对民机结构抗鸟撞性能提出了严格的指令性要求,须对机翼前缘、平尾前缘和垂尾前缘等典型前缘结构进行鸟撞分析。鸟撞分析涉及到结构的动力学分析、鸟体的本构关系模拟、材料的高速非线性效应以及结构大变形等多方面因素的影响,相关的计算复杂,会耗费结构设计人员大量的精力和时间。通过采用经验公式和仿真分析方法对前缘结构抗鸟撞性能进行快速的分析,可达到对结构的抗鸟撞能力进行快速预估并从而指导设计的目的。     

民机滑轨套筒排液通路设计与研究

研究了民用客机排液技术的适航条款及设计要求。通过对适航条款进行梳理,明确了民用飞机防积水、闪电防护、静电防护适航条款要求,并罗列了滑轨套筒排水系统对应的适航条款的具体内容。分析了民用飞机机翼油箱区域的排液通路的布置问题,并给出了机翼油箱区域排液通路的耐腐蚀、闪电静电的相关防护要求及解决措施。总结了排液设计的关键因素,对比了不同结构形式对排液性能的影响,为飞机详细设计阶段提供设计依据。     

参数机制方法在工程型号中的实际运用

立足于飞机结构大部段,系统提出一种建模的参数机制方法。总结了当前基于参数化设计方法中的一些典型逻辑思路。通过对基本原理和规律进行析和对比,结合计算机三维建模的相关知识以及实际工作中反复的实践,建立了一套针对国产飞机的三维建模方法。该方法立足于成熟的商用平台CATIA,鲁棒性高、操作性强,填补了国产飞机设计阶段建模方法的空白,提高了飞机设计研发效率,通过实际运用,论证了该方法的可行性和实用性。