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。     

基于可靠性的民机防爆结构优化设计研究

最小风险炸弹位置(least risk bomb location,简称LRBL)结构作为应用于民航客机的防爆结构,在保证可靠性的同时,还应尽可能地减小结构质量。开展了基于可靠性的LRBL结构优化设计研究,首先以LRBL结构轻量化作为优化设计目标,选择LRBL结构的结构尺寸作为设计变量,然后确定约束为结构可靠性指标,采用响应面法结合可靠性指标转化得到优化模型约束函数,搭建LRBL结构的可靠性优化模型,最后采用内点法进行LRBL结构的可靠性优化求解。以某个LRBL结构设计方案开展了优化设计案例分析,结果表明在满足可靠性指标的基础上,优化后的LRBL结构质量减轻了45.08%,减重效果明显,对LRBL结构应用于工程实际具有指导意义和参考价值。     

运输类飞机“最小风险炸弹位置”的研究进展

"最小风险炸弹位置"(LRBL)是运输类飞机型号合格审定最新的客舱安保要求之一。基于LRBL适航要求及相关的咨询通告,针对LRBL周围结构和系统的设计与布局、以及爆炸发生后的次生影响和应对措施,综述了飞机结构在内爆冲击载荷作用下的响应特性及失效模式的研究进展,梳理了人体在爆炸冲击波作用下的损伤机理及损伤模型,明确了爆炸碎片的破坏概率模型,总结了国内外抗爆容器的设计特征及优缺点,最后简述了中国民航大学天津市民用航空器适航与维修重点实验室为研究机身结构在内爆载荷下的响应特性所做的相关技术研究。     

涡扇发动机铝合金碗形件的粘性介质压力成形

涡扇发动机铝合金碗形件由于局部塑性变形较大，采用已有的成形方法得到的零件壁厚局部减薄严重或尺寸精度不满足要求。粘性介质压力成形(VPF)技术采用一种粘性介质作为传力介质，适合于成形该类零件。通过粘性介质压力胀形试验和数值模拟，分析了粘性介质的粘度对铝合金球面碗形件厚度分布及极限成形高度的影响，对涡扇发动机铝合金带凸台碗形VPF件进行了分析。研究结果表明，粘性介质与板材之间的粘性附着应力提高了碗形件厚度分布的均匀性和极限成形高度，随着粘性附着力增大，对带有局部变形较大凸台的碗形件，可以抑制局部壁厚的减薄。采用VPF技术，获得了尺寸和壁厚均合格的涡扇发动机带凸台铝合金碗形件。     

民用飞机最小风险炸弹位置适航符合性验证方法研究

民用飞机最小风险炸弹位置(LRBL)是航空运营面对炸弹爆炸恐怖袭击的最后一道安全屏障,对民用飞机的安全性有重要意义。针对国内民用飞机LRBL工作缺乏适航符合性验证方法研究的现状,以AC25.795 6为指导,以满足FAR 25.795(c)(1)中有关LRBL的适航要求为目标,首次对LRBL的适航符合性验证方法进行研究;通过该工作,一方面明确了LRBL周围设备的系统安全性适航符合性验证方法,增强LRBL相关系统安全性分析工作在型号设计中的可操作性;另一方面,通过开展爆炸物在LRBL发生爆炸对飞机结构的安全性影响分析,得出了LRBL周围结构设计的适航符合性验证方法。该研究建立了面向FAR25.795(c)(1)的LRBL适航符合性验证体系,为提高产品的安全性和适航性提供了更为详实、可操作的设计方法。     

同轴剪切喷嘴出口壁厚对气-气燃烧性能的影响

以富氢/富氧燃气为推进剂,在单喷嘴燃烧室中开展同轴剪切喷嘴出口壁厚对燃烧性能影响的研究。通过求解N-S方程获得燃烧流场,分析氧喷嘴出口壁厚变化对燃烧产物、温度分布的影响,进行了壁厚变化对特征速度效率和热载影响的试验研究。结果表明,较厚的氧喷嘴出口壁厚有利于稳定火焰,氧喷嘴出口壁厚较薄时特征速度效率较低,并伴随有燃烧室压力不稳定现象。     

工艺参数对X-cor泡沫夹层结构剪切刚度的影响分析

研究植入工艺参数和材料性能对X-cor夹层结构剪切刚度的影响。通过对pin端部所受约束的细节分析,得到端部约束的三个等效弹簧系数表达式,用于X-cor夹层结构剪切刚度模型计算,并考察pin植入角度、端部斜切角、植入端深度、直径、材料性能和泡沫材料性能等参数对剪切刚度的影响规律。计算结果与试验结果吻合较好,该方法可用于预测X-cor夹层结构剪切刚度。参数分析结果表明,通过增大pin植入角度、pin轴向刚度以及pin直径可显著提高X-cor夹层结构的剪切刚度;pin端部斜切角和植入端深度是次要影响因素;另外,当选用的泡沫材料较刚硬时,不能忽略泡沫材料对结构剪切刚度的贡献。     

弹性环刚度分析方法及结构参数对刚度的影响

针对弹性环刚度分析方法及结构参数对刚度的影响开展研究。以某涡轴发动机动力涡轮转子弹性环为研究对象,利用有限元法对弹性环刚度进行了分析,试验验证了分析方法的有效性,此外,还分析了弹性环的凸台数目、壁厚、轴向宽度等对其刚度的影响,揭示了弹性环的刚度随主要结构参数的变化规律,为弹性环的刚度和结构设计提供指导。     

时变因素作用下薄壁筒工件车削振动特性与实验

针对薄壁筒类工件的切削颤振问题,采用理论建模、数值仿真和实验测试相结合的方法,研究切削过程中时变工件厚度和切削位置对薄壁筒振动特性的影响规律.利用有限元法建立主轴-卡盘-工件工艺系统模型,分析不同壁厚、切削力位置对薄壁筒切削系统的固有模态、频率响应函数的影响.结合模态实验与切削振动实验表明:薄壁筒周向壳体模态对于壁厚的...     

航空发动机风扇叶片凸肩的结构设计

统计了一些航空发动机风扇叶片凸肩的结构参数 ,探讨了凸肩的形状、位置、厚度、紧度、涂层等对叶片振动特性的影响 ,并通过试验对影响振动特性的部分结构参数进行了效果验证     

应急断离剪切销的双剪切破坏过程仿真研究

民用飞机吊挂应急断离剪切销需要在紧急情况下断开并使得吊挂或者发动机脱离机翼,避免飞机在紧急着陆时,吊挂结构因受到地面反弹而损坏机翼油箱,导致油箱漏油起火引发火灾。因此应急断离剪切销对于飞机紧急着陆状态下,飞机安全着陆起到了非常重要的作用。本文以不锈钢材料的应急断离剪切销为研究对象,通过试验方法对不锈钢材料的试件进行力学性能测试,根据测试结果建立了应急断离剪切销的弹塑性本构模型,依据本构模型开展了2种不同径厚比下的应急断离剪切销双剪仿真分析。分析结果表明,在双剪工况下,随着施加在剪切销上的载荷增加,应急断离剪切销上剪切应力在两侧不断增加;剪切销的内径越大,其破坏瞬间的剪切强度越大,且破坏位移越大。     

基于剪普复合旋压方法的双轮同步旋压技术

以解决小平面封底、二次曲线型、大直径、厚壁头罩类壳体旋压成形难题为目的,提出集成了厚壁板坯短剪切渐进成形轨迹设计、普旋预成形与短剪切成形轨迹配合设计、镜像双旋轮同步旋压精确控制、加热旋压控温曲线标定等技术内容,有别于传统的剪切旋压、普通旋压的单模具剪普复合旋压方法。通过试验,摸索了多道次普旋预成形和单模具剪普复合旋压成形基本规律,总结了旋压轨迹设计方法。实现了二次曲线厚壁头罩单模具一次成形,直径、壁厚、轮廓度等主要精度误差均小于0.2 mm。     

New approach for target locations in the presence of wall ambiguities

A technique for target location estimation in through-the-wall radar imaging applications is presented. The algorithm corrects for the shifts in target positions due to ambiguities in the wall thickness and dielectric constant. We consider uniform walls and perform imaging using wideband beamforming, with the antennas placed against the wall. Behind-the-wall images are obtained using different structures of transmit and receive arrays. For each array structure, a trajectory of the shifts in the target locations is generated assuming different wall parameters. The target position is estimated as the intersection of the corresponding trajectories. The paper shows that for unknown wall thickness or dielectric constant, the point of intersection is the true target position. In the case when both parameters are unknown, the estimated target location is in close proximity to the target true position. It is demonstrated that the performance of the proposed technique is rather insensitive to the target location behind the wall and to various array structures.     

飞机液压系统管路设计分析

飞机液压系统管路设计，应考虑导管材料、直径和壁厚的选择及系统工作压力、介质流量与工作环境相适应，既要保证导管有足够的强度，又要使系统重量最轻，寿命可靠性高。这里从导管管径设计、壁厚确定、爆破压力和管路安装等方面对飞机液压管路系统的设计作了分析，提供了导管设计的计算方法。     

变壁厚气冷涡轮叶片结构参数化设计方法

叶片叶身截面内腔型线的光滑过渡是航空发动机变壁厚涡轮叶片结构设计的关键.为解决变壁厚插值在最大壁厚点处出现拐点而导致过渡不光滑的问题,提出变壁厚叶片结构设计方法即变壁厚抛物线插值法.该方法基于管道相交投影线拟合中弧线法,利用壁厚系数及其对应关系控制壁厚,实现变壁厚涡轮叶片结构参数化设计.设计实例结果表明:应用变壁厚抛物线插值法对不同壁厚气冷涡轮叶片进行结构设计,叶身截面内腔型线光滑,在最大壁厚点处不会出现拐点过渡.     

Z-pin自动植入数控系统研制及性能研究

为实现Z-pin的数控自动植入,以可编程多轴控制器PMAC作为运动控制的核心、附卡控制辅助开关量,设计了基于开放式数控系统的X-cor芯材成型专用CNC硬件体系。试制了多种规格的X-cor夹层结构试样,分别研究了Pin直径、Pin植入角以及Pin分布密度等参数对X-cor夹层结构压缩性能、剪切性能的影响。结果表明,Pin可以大幅度提高X-cor夹层结构的压缩性能,同时提高了断裂韧性。     

Numerical simulation of broken pin effects on the flow field and cooling performance of a double-wall cooling configuration

In this paper, the flow characteristics of the double wall structure are presented and the effect of the broken pin size on the cooling performance and flow field of the double wall configuration is investigated. A periodic plate model with seven units is adopted, and there are an impingement hole and a film hole in each unit. Under five blowing ratios, six different sizes of the broken pin are compared, and the double wall configuration without broken pins is taken as the baseline. The results show that if the broken pins height is too small, the cooling effectiveness usually cannot be improved. With the presence of broken pins with a height of more than 0.4, the effectiveness is improved due to the enhancement of reattachment and recirculation of coolant. With the increase of the broken pin height, the cooling effectiveness increases. However, the increase of the diameter does not always improve the cooling performance, since the limiting effect of the wall jet. In this study, Case 6 with the largest broken pin always has the best cooling performance, but also the largest flow resistance. In Case 6 temperature is reduced by almost 15 K compared to the baseline, and more areas have relatively higher cooling effectiveness.     

液氧/甲烷发动机推力室多循环热-结构分析

为了研究一款液氧/甲烷发动机推力室多循环工作状态下的结构变形,拓展并验证了一种包括流动-传热分析和非线性有限元分析的热-结构分析方法。通过该方法得到了推力室热载荷与压力载荷分布,并分析了推力室在这些载荷下的应力应变响应。研究表明：推力室整体结构变形并非主要取决于热载荷,压力载荷引起的冷却通道底面弯曲在喷管扩张段尤其明显;后冷阶段产生的弹塑性拉伸应变大于热试阶段产生的压缩应变是导致每次循环结束后结构产生残余应变的直接原因;随着工作循环次数的增加,扩张段的冷却通道底角位置残余应变累积速率最快,该部位被确定为结构失效的潜在位置;增加冷却剂入口附近的通道底面厚度、减小后冷阶段与热试阶段的温差以及将冷却通道的尖锐底角设计为圆角可以成为抑制变形和减缓应变累积的备选措施。