水锤效应影响因素及防护结构的数值研究

燃油箱作为飞机上易损性最高的部件,当其遭受高速射弹袭击时会产生破坏严重的液压水锤效应,直接威胁飞机安全,对水锤效应问题的数值研究具有重要意义。采用CEL 方法对水锤效应问题进行数值模拟,首先同已有试验结果进行对比,验证数值计算模型的准确性;然后分析射弹入射速度、充液率对水锤效应的影响;最后对水锤效应的防护设计进行数值分析,优选防护结构设置形式。结果表明：水锤效应的破坏威力来自于冲击波,射弹动能越大、充液率越高,油箱破坏性越大;设置防护挡板能够在一定程度上降低冲击波对油箱结构的破坏程度,空气防护挡板结构的防护效果最佳。     

飞机油箱水锤效应研究方法及影响因素

油箱是飞机生存力研究中的关键部件,水锤效应是油箱的主要破坏方式之一。概述了国内外在飞机油箱水锤效应研究中取得的一些进展,包括水锤效应数值模拟方法、试验方法,水锤效应的影响因素,基于水锤效应影响的油箱结构设计等。综合国内外理论研究、仿真分析和试验结果,得出弹片材料、弹片速度、箱体空气比例等都是水锤效应的影响因素。研究成果可为进一步开展水锤效应研究提供参考。     

高速弹头打击下机翼油箱的动态响应分析

机翼油箱是飞机作战生存力研究中的关键部位,而水锤效应是油箱的主要破坏方式之一。本文采用大型有限元软件MSC.Patran建立简化的机翼油箱与高速弹头模型,利用壳元模拟机翼油箱、拉格朗日单元模拟高速弹头、欧拉单元模拟航空燃油与空气,综合考虑弹头与油箱的接触、几何非线性变形、应变破坏准则、弹头与燃油以及油箱与燃油的流固耦合,运用MSC.Dytran进行计算,得到弹头击穿油箱过程中油箱壁板的动态响应。结果表明,空油箱与充油油箱壁板上弹孔附近的变形不同,流固耦合的作用显著提高了油箱的应力水平,增加了油箱被全面破坏的概率。     

高速子弹穿透充液油箱的数值模拟

高速子弹击穿充液油箱产生水锤效应,造成油箱全面且灾难性的破坏,因而对子弹穿透油箱的过程进行模拟分析具有重要价值。使用ANSYS/LS-DYNA有限元软件,模拟900 m/s的子弹穿透装有60%水的4340钢制油箱以及空油箱的过程,模拟再现了水锤的产生过程,得到了不同时刻的物理图像和各种瞬变现象,确定了水锤效应的成因以及对油箱的破坏方式。研究表明,油箱中水压峰值出现在子弹入射板内侧,油箱底板和子弹出射板变形更严重。     

油箱水锤效应试验方法研究

通过动力学有限元工具构建经验公式对水锤效应进行撞击穿透数值模拟分析研究,得到比较有效的水锤效应模拟分析方法;对比研究文献资料的分析方法,得到合理有效的建模方法,通过分析摸清水锤效应的原理及其破坏机理。利用二级气炮发射子弹撞击充液的箱体进行试验,根据试验结果进一步验证水锤效应的原理;在此过程中,研究了试验控制方法,得到了该试验方法的控制流程;通过对速度、应变及压力的动态测试方法研究,得到了试验测试方法,最终建立油箱水锤效应试验方法。     

飞机油箱水锤效应研究方法及进展

油箱是飞机生存力研究中的关键部件,水锤效应是油箱的主要破坏方式之一。综述了国内外在水锤效应研究方面的三种不同方法,发现试验方法简单直接,却易受试验条件限制;理论分析方法由于引入过多的假设,适用范围有限;数值模拟方法操作简单,参数可控,但其准确性受材料本构参数的影响。单一地使用一种方法不能解决飞机油箱的水锤效应问题。本文在总结前人研究水锤效应的基础上,指出只有结合使用三种方法才能真正解决水锤效应问题,从而设计高生存力的油箱。     

机动行为下飞机油箱晃动流固耦合动力学分析

飞机执行机动飞行时整体处于大过载状态,此时的油箱晃动流固耦合问题较为复杂。针对这一问题,以某型飞机整体油箱为研究对象,建立ABAQUS与Star-CCM+联合仿真流固耦合方法,对飞机半滚倒转机动行为下的油箱晃动流固耦合效应进行分析,得到了半滚倒转过程中燃油的形态变化,流体域压力以及油箱部件的应力时程曲线等结果,并探究了油箱充液率变化对流固耦合效应的影响。结果表明：机动过载对油箱部件应力应变的影响大于燃油晃动冲击,除上蒙皮外部件应力均随着充液率增加而增加。     

爆炸破片作用下 舰载导弹战斗部的安全性数值模拟

文章主要针对爆炸破片作用下,垂直发射系统中舰载导弹战斗部的安全性进行分析,分别讨论了破片的质量、速度、侵彻角度和破片的数量等因素作用下,舰载导弹外防护设置以及战斗部的响应特性。结果表明:在临界起爆条件附近,炸药的点火增长对撞击速度的变化很敏感。同时,入射角对其是否引爆威胁战斗部的影响也很大;当两破片间距小于破片直径时,破片撞击战斗部形成的冲击波会相互叠加,压力峰值增大,更容易引爆战斗部,而当两破片间距大于1.7倍的破片直径时,此时两破片产生的冲击波叠加效应降低。     

民用飞机燃油箱热分析环境因素影响研究

准确计算分析民用飞机燃油箱热分析的环境因素是飞机适航取证必须掌握的一项重要技术。分别对中央翼油箱和机翼油箱的环境因素进行分析,通过计算气动加热因素、太阳辐射因素和地面辐射因素对燃油箱壁面温度的影响,得出民用飞机燃油箱热分析中环境因素的计算方法。     

民用飞机采用不同油箱分离面对重量重心的影响

介绍了民用飞机整体油箱的布局形式和耗油顺序对飞机重量重心的影响,并对燃油箱设计时需要考虑的转子爆破、油箱惰化及结构疲劳等问题进行说明;提出了三种采用不同油箱分离面但采用相同耗油顺序的燃油箱,重点分析了燃油保持在外侧油箱对机翼根部弯矩的卸载作用和飞机重心在燃油消耗过程中的变化过程,并举例分析了三种油箱布局对典型装载的限制情况,为选择油箱分离面和选择耗油顺序提供相应的参考。     

民用飞机辅助燃油箱系统燃油转输油出口位置研究

面对不同的市场需求,民用飞机通常在取得型号合格证之后,通过改装,形成公务机~([1])、遥感机、海监机等在内的特种飞机。大航程、长航时是众多特种飞机的重要特点。民用飞机通常在货舱内加装辅助燃油箱~([2-3])以增加额外的燃油存储空间,增加载油量,从而增大航程。然而辅助燃油箱内的燃油不直接供给发动机,需在巡航阶段将辅助燃油箱内的燃油转输至基本燃油箱内,通过基本燃油箱内供油系统供给发动机~([4-8])。转输动力可以来自转输泵或者闭式通气增压系统,即辅助燃油箱与基本燃油箱产生一定的压差,通过该压差将燃油转输到基本燃油箱内。然而不同的转输口位置,将会导致燃油转输的控制逻辑不同。基于某民用飞机的基本油箱构型,通过不同的转输口位置分析,给出较为合理的转输口位置。     

TWA800 fuel tank flammability-an analytical investigation

The mission was to identify the conditions of atmospheric pressure and ambient temperature under which a so-called empty-fuel-tank, containing residual fuel, could contain hazardous air/fuel mixtures. The issues are limited to two applications: explosion safety concerns in gasoline fueled automotive vehicles and explosion safety in jet fueled jet aircraft. In general, we concluded that flammable mixtures, under certain conditions, may exist in an empty fuel tank containing residual fuel, at ambient temperatures ranging from -51°C (-60°F) through 93°C (200°F), at or below atmospheric pressure. However, in the case of a gasoline automotive fuel tank, at normal ambient temperatures above -18°C (0°F), it is absolutely certain that the fuel tank head space contains an over-rich mixture, which cannot explode, unless the automotive fuel tank is completely drained of liquid fuel. Further, in the case of a fixed wing jet aircraft, a combustible mixture also does not exist in a fuel tank containing JetA type fuel at ambient temperatures below 38°C (100°F) which is about the lean limit flash point for commercial jet fuel at sea level. Nevertheless, this study identified six highly unlikely, but rationally possible critical conditions which can occur in a combination which may permit a combustible mixture to exist within a jet aircraft fuel tank and pose a potential hazard. While the scope of this summary paper is limited to fixed wing jet aircraft fuels, details of the automotive vehicle gasoline fueled application are contained in the original paper     

射弹高速打击下油箱空腔动力学研究

为了确定高速射弹击穿飞机油箱后干舱起火的时间和燃油的泄漏流速,需要对射弹穿入燃油引起的空腔形成和崩塌过程进行分析,确定空腔的崩塌完成时间和空腔内的压力。建立了用于模拟高速射弹侵入燃油后空腔形成和崩塌的解析模型和数值模型,分析了射弹速度衰减引起的动能损失和空腔形成所需的能量之间的转换过程,定量计算了空腔内压力以及空腔崩塌完成时间和位置。研究结果表明:对于给定形状和尺寸的射弹,在空腔形成和崩塌期间,空腔内的压力和空腔崩塌完成时间变化较小,与射弹速度无关近似为常数;空腔初始崩塌的位置与撞击速度之间存在弱相关性。     

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。