基于分级优化的飞机翼面结构布局综合技术研究

为了探讨飞机翼面结构主要纵横骨架的最佳布局问题．并提供符合工程实际的、用于概念设计阶段的飞机结构设计方法,本文采用分级优化与集成的策略,该策略分为三个层次。第一个层次为拓扑优化,并由此确定纵向骨架的个数与位置的最优布局;第二个层次为尺寸优化,它用来确定翼面的中间参数;第三个层次为稳定性准则优化,它确定横向骨架的个数与位置的最优布局。在分级优化的三个层次中,拓扑优化是独立的,尺寸优化与稳定性准则优化是相互耦合的。以国外某飞机机翼为例,结果表明本文提出分级优化的思路与所采用的集成方法是可行的,并且具有很好的数值效果。作者认为：它对从事飞机结构设计的人员有一定的指导性和参考价值,值得在飞机设计部门推广应用。最后,总结给出五点结论供参考。     

复合材料结构高温力热试验时的声发射测试技术研究

介绍了复合材料结构在高温地面力热试验的环节面临的挑战。针对结构在高温条件下应变测量和损伤预测的难点,进行了高温声发射(AE)测试技术的研究,以CMC材料为例总结了载荷条件下AE信号的特点,介绍了在典型结构试验中的应用。最后提出了今后进一步发展的方向。     

斜出口合成射流控制机翼分离流实验研究

采用倾斜出口合成射流激励器对NACA633-421三维直机翼进行分离流主动流动控制,天平测力结果表明合成射流可以有效地控制机翼流动分离,提升最大升力系数10.4%,推迟失速迎角4°。运用边界层测试技术及粒子图像测速系统(PIV)对合成射流分离流控制机制进行研究分析,结果表明,控制后边界层速度型变得“饱满”,形状因子减小,其底层能量增加,抵抗逆压梯度能力增强。瞬态及时均化PIV测试流场图进一步证明合成射流向主流进行动量注入及掺混后,主流附着机翼表面,翼面附近流体湍流动能和雷诺剪切应力增加,分离点向下游推迟,流动分离得到抑制。     

串联布局飞行器级间冷分离气动特性研究

针对串联布局飞行器级间采用冷分离模式时的气动问题进行了风洞试验,研究典型亚声速、超声速下级间夹角为零时,两级气动特性随级间距离以及迎角的变化规律。结果表明,在所研究的级间距离范围内,两级相互干扰未被隔绝,两级的轴向力系数变化规律与马赫数、级间距离和迎角有关;二级法向力系数犆犖基本不受级间距离影响,而在迎角较大的情况下一级犆犖会随级间距离的增大而增大。     

适应多星发射任务的结构刚度分配技术

为适应多有效载荷发射任务,分配器结构往往具有分支多、质心高、频率低等特点,在一定程度上增大了动力学环境严酷度的风险,给结构轻质高刚度设计带来了挑战。本文给出结构刚度分配方法和设计流程,指出刚度指标应尽量量化,并可通过理论分析或地面试验进行验证。该方法同时适用于多星和单星发射任务。     

弹箭体紧固连接系统正向设计数字化技术研究

紧固件是弹箭体中应用最广泛、使用量最大的基础产品,其连接设计技术直接影响航天型号可靠性。目前弹箭体紧固件在选用、设计评估以及实际应用方面存在缺陷,紧固件产品实际性能数据难以有效、直接、全面地融入设计过程。为此,本文提出了弹箭体紧固连接系统正向设计数字化技术,在集成紧固件设计选用准则及评估方法、解析及数值仿真分析功能、产品数据库和模型库等功能模块的基础上,通过基于多约束条件下逻辑指向数字化寻优方法,实现紧固连接系统的正向设计,从而提高紧固件的选用准确性,提高结构设计效率,提升弹箭体结构连接可靠性。     

大型无人机双发火箭助推发射技术的研究

与小型无人机单发火箭助推发射系统比较,大型无人机双发火箭助推发射系统设计中存在着一些特殊问题,如火箭助推器的匹配设计,发射装置类型设计,发射参数的选择,纵向力矩平衡问题,以及机－架系统的动载荷问题等。通过对上述问题的分析讨论,为此类无人机发射系统总体方案的确定提供了一些设计原则和选择依据。     

网格结构技术及应用

网格结构技术是近年来发展较快的一种空间结构技术，它具有受力合理、重量轻、造价低、施工安装简便等优点，目前广泛用于大跨度建筑的覆盖。本文主要阐述网格结构技术及工程应用，供设计人员参考。     

研究三元边界层分离的一项新技术

本文利用热膜输出信号的概率密度分析,得到了一种可用于三元分离测量的既简单又有足够空间分辨率的方法。从平板圆柱结合部的边界层分离研究中初步显示的实用效果看来,本技术可望应用于研究各种参数对分离的影响或应用于监测实际飞行中和实验过程中流动分离的微小变化。     

基于声发射技术的铁路重载货车滚动轴承故障诊断研究

通过声发射检测技术对铁路重载货车滚动轴承故障进行不解体诊断,利用小波包分析技术对采集到的声发射信号进行分解和重构,提取故障信号的能量特征向量,将处理后的特征向量输入到BP神经网络进行滚动轴承故障模式识别,进而判断轴承是否发生故障以及故障的类型。经过使用大量的实际滚动轴承实验数据进行验证,其结果都表明了使用本文的方法的有效性。     

一种折叠弹翼悬挂物的分离轨迹试验技术

提出了一种新的折叠弹翼悬挂物机弹分离轨迹试验技术,重点解决了在机弹分离过程中折叠弹翼动态展开时悬挂物的气动力获取问题。研究表明,提出的试验技术通过将悬挂物气动力修正方法引入到悬挂物分离安全性研究当中,准确地得到悬挂物的分离特性,解决了折叠弹翼悬挂物分离轨迹风洞试验技术瓶颈,为折叠弹翼悬挂物的投放分离安全性提供一套工程实用的解决方案。     

飞行器典型结构中频分析参数识别及建模技术研究

以飞行器典型结构件为对象开展了中频力学环境预示参数识别及建模技术研究。设计了中频混合模型实验件,开展了统计能量分析参数获取实验,通过实验数据识别出了模态密度、内损耗因子等统计能量参数,可为统计能量子系统的模型修正提供输入。采用FE-SEA方法建立了噪声环境下实验件的混合模型,通过识别出的参数对中频混合模型进行了模型修正,获得了较准确的分析模型。开展了实验件在噪声环境下的响应分析,得到了实验件各部分子系统的振动响应,并与混响室噪声实验数据进行了对比分析,预示结果与实验结果吻合较好,验证了中频混合方法建模的合理性。     

飞机结构多层次优化设计技术及COMPASS

主要介绍COMPASS的主要功能和关键技术。COMPASS作为一个多学科优化设计软件系统,分全机、翼面和壁板三个层次进行优化,综合满足气动、气弹、强度、刚度、振动稳定性和重量等要求。首先,利用最优准则法(满应力/应变法)处理强度约束获得全机结构的最佳尺寸,并提出了以分层厚度为设计变量、以应变能原理为基础的复合材料二级优化方法;其次,利用数学规划法对翼面结构进行满足刚度、振动、颤振和静弹等要求的多约束优化,并且能够对机翼进行气动弹性剪裁和载荷弹性修正;最后,对加筋壁板进行稳定性分析和优化设计,寻找满足稳定性要求的最佳型材类型和截面尺寸。大量工程应用表明,COMPASS方法准确、技术实用、设计效率高,是飞机结构概念设计和初步设计阶段非常有效的设计手段。     

斜拉索风雨振动及制振措施的风洞试验研究

采用全尺寸节段模型,进行了3种不同直径光面索的风雨振动风洞试验,并在各自雨振发生的临界风速、姿态及雨量条件下,和表面附加螺旋肋条及压花后的模型,进行了对比试验,且考察了不同阻尼条件下模型的振动特性,由此探索出对抑制雨振效果较佳的斜拉索表面形式及合适的阻尼比.     

CZ-5大型结构及低温贮箱静强度试验技术研究

CZ-5新一代运载火箭结构静强度试验的特点是高载荷大尺寸、捆绑载荷、低温贮箱。本文介绍了型号研制过程中静强度试验领域关键技术,主要包括:地基平衡和自平衡相结合的承力系统及高载荷大尺寸结构静力试验方法;大型贮箱低温应变计粘贴工艺研究和低温静力试验测试技术;以及设计一套开放式的超低温(-196°C、)环境下焊接试片拉伸试验及全场数据分析系统,并获得了低温贮箱焊接试片的焊缝区、熔合区、母材区域的低温力学性能。为新一代大运载火箭结构静强度试验提供技术支撑。     

弹道靶中超高速发射弹的流场及空气动力特性研究

本文描述的是研究爆炸成型发射弹(EFP)模型的流场及超高速空气动力特性所用的弹道试验设备;简要报导了记录全尺寸干涉图形的技术;对径向密度分布再现的方法进行了讨论;在零攻角实验时不同模型的空气动力阻力是采用简化方法来计算的;对各种不同EFP型式的气动稳定性提出了定性估计的方法;并阐述了用于组合体超高速飞行特性研究的数值计算技术的基本原理.     

结构热强度虚拟试验平台技术研究

简要描述了通过对地面热试验的各个环节进行数字化建模,构建结构热试验虚拟试验平台的技术途径.数学仿真的过程也就是确定模块特征参数的过程,模块的标准化也是虚拟试验技术的发展趋势.热环境虚拟试验验证平台的建立对热环境地面模拟试验具有预示和指导作用,可以提高热环境地面模拟试验质量、缩短试验周期,加快热环境地面模拟试验的发展速度.     

全尺寸飞机疲劳试验过程中的无损检测及声发射监测技术研究

本文介绍了在全尺寸飞机疲劳试验过程中的无损检测和声发射监测的技术细节,说明了如何根据监测目标任务要求,确定传感器位置和安装方案、进行声传播通道性能测试、材料声发射(AE)性能研究和考证整个检测系统工作的平稳性。讨论了如何合理设置数据采集系统的参数,研究了背景噪声的变化规律,并特别研究了同疲劳裂纹形成和扩展有关的声发射信号的特征及如何从强背景噪声环境中获得有用AE信号。论文以中央翼-外翼连接区域和起落架上枢轴接头等关键部位为例,说明实施监测的方法。由于疲劳试验特别强调监测结果的实时性和及时性,在声发射信号处理方面,作者利用趋势分析,基于时间、空间的滤波和基于幅度和能量分布等多种信号处理方式,以及多参数综合识别技术对一些关键部位的状态进行了声发射连续跟踪监测,为保证全尺寸飞机机体部件疲劳试验的顺利进行起到了重要作用。     

柔性锯齿形尾缘流动分离控制实验的多尺度相干结构研究

本文采用柔性锯齿形尾缘进行了流动分离控制风洞实验。利用高频响热线风速仪测量了翼型尾流场,结合瞬时强度因子迭代算法,在时域、频域提取出多尺度湍流相干结构,分析了弹性振动和柔性形变对扰动传播不稳定性的影响。实验结果表明:尾流中分离区厚度减小5%弦长,柔性锯齿形尾缘跟随来流自适应变形摆动,吸收了约20%的尾缘剪切层中的湍动能,产生的大尺度扰流涡持续传递至前缘剪切层,降低了很大范围低频带宽内的功率谱密度,具有良好的降噪效果;脱落涡中相干结构的振幅和发生频率显著削弱,对尾流分离区边界移动、大型涡包破碎和抑制传播的作用非常明显。     

智能结构的损伤及失效研究

根据所观察到的一些损伤形式，对智能结构的损伤和失效问题进行了初步研讨。中给出了失效的定义和一些可能的损伤形式，并指出智能材料结构的损伤和失效研究重点应放在对其功能失效的研究上。用有限元法初步分析了压电驱动器部分脱粘对结构静变形控制的影响。数值结果表明，压电驱动器部分脱粘会减弱其驱动效率，从而影响对结构静变形控制的能力和精度。