飞机结构耐久性/损伤容限综合设计与分析

飞机结构单独采用耐久性设计或者单独采用损伤容限设计都会影响飞机结构的最优化设计.针对此问题,在现有的飞机结构耐久性和损伤容限分析方法基础上提出了飞机结构耐久性／损伤容限综合设计与分析方法并建立了分析流程图.在保证结构安全和经济维修的前题下,提出了以飞机结构重量和检修一体化作为飞机结构优化设计的指标.该方法可用于新研飞机的设计和现役飞机寿命的可靠性评定分析,具有实用价值.      

飞机结构试验用加载作动器设计与效率分析

针对飞机结构试验尤其是静力试验中加载速度低、系统流量低的特点,设计了一种新型的基于阀控的飞机结构加载试验用的电液一体化作动器,阐述了其系统组成和工作原理,分析了阀控系统的效率问题,提出降低油源压力设计值来提高系统效率的方案,并通过AMESim高级建模仿真平台,对该电液一体化作动器系统进行建模仿真,验证了降低油源压力设计值方案对提高系统效率的有效性.其仿真结果表明所设计的电液一体化作动器能够满足设计要求,在飞机结构加载试验中具有很好的应用前景.     

飞机结构经济维修方案优化技术

在现代先进飞机结构耐久性设计技术中,结构经济维修是一个重要方面.为了确保飞机结构的经济寿命和可靠性,必须制订合理的结构经济维修方案.本文详细地讨论了各种因素对确定飞机结构经济维修方案的影响及其确定原则,从工程实用的角度建立了以耐久性分析为基础的飞机结构经济维修方案优化方法.该方法考虑了修理后结构经济寿命估算的特点,给出了一个实际飞机结构修理方案制订的算例.     

成熟度在飞机研制一体化流程的应用

为满足现代飞机的市场需求和最大限度地规避技术和质量风险,提高飞机设计制造一体化水平是必由之路.通过借鉴波音和空中客车相关思想,从一体化流程和数字化产品模型来明确成熟度的基本定义并强调成熟度的重要性,提出数字化模型成熟度和里程碑两项关键技术,研究在一体化流程中应用数字化模型成熟度的管理和控制方法,结合模块化的产品结构分解方法和企业的设计、生产和工艺的实际情况,建立起基于模块化的多级成熟度思想,并给出制造工艺流程设计的实例来验证这种方法对保证数字化产品模型完整和一体化流程畅通的有效性.      

飞机结构耐久性设计与分析专家系统

 为适应现代飞机设计发展的需要,把现有飞机结构耐久性设计与分析的专家知识与经验组织起来,形成具有一定规模的知识库,在大量试验的基础上形成数据库,把原有的设计与分析计算方法形成具有一定功能的计算模块,用Visual C+ +语言开发出飞机结构耐久性设计与分析专家系统.该系统实现了耐久性分析与设计的标准化,且在某型号飞机耐久性评定中得到初步应用.本文阐述了它的组织结构、功能,并举例演示.     

基于结构件实例库的飞机机体结构快速建模

为充分利用和借鉴已有的飞机结构件设计方案实例信息,研究了面向对象的参数化结构件实例描述方法,提出了飞机结构件实例库的总体框架并开发了系统的原型.研究了基于实例库的飞机机体结构设计措施及建模方法,提出了翼面结构和机身结构的参数化描述和模型构建方法,并在一个开放式的飞机总体设计环境中完成了基于实例库的飞机结构快速设计功能.最后通过应用示例说明了该系统和方法的有效性.     

民用飞机机身结构快速设计及自动化调整

为了在飞机设计前期对结构进行较详细的考虑,满足在设计前期进行以强度为约束的重量特性评估、方案评估等方面的需求,研究了民用飞机机身结构快速设计、建模以及模型自动化调整的方法,并运用该方法在一个开放式飞机总体设计环境中开发实现了此功能.定义了飞机机身坐标系,提出了机身各类结构件的参数化描述及构建模型的方法,建立了交互式机身结构设计环境,可自动获取结构的体积、重量和惯性矩等信息.在此基础上实现了模型自动化调整和重量特性的同步更新,为总体设计阶段进行飞机重量、气动和结构的多学科设计优化奠定了基础.最后,用设计实例验证了该方法的有效性.      

飞机设计选材专家系统的开发

在对飞机设计选材工作进行分析的基础上,提出基于浏览器/服务器(B/S,Browser/Service)结构的飞机设计选材专家系统总体框架和系统各功能的实现方式,并开发了系统的原型.该系统将基于规则、案例和模型的选材方法结合在一起,通过一个通用的推理机实现推理.该推理机功能通过CLIPS(C Language Integrated Production System)专家系统开发工具实现.该系统主要有3个工作步骤:选材的定性推理,材料检索和材料综合性能排序.用户可以方便地使用浏览器对系统进行访问和操作.该系统飞机机翼大梁选材实例验证了该系统的有效性,可对飞机设计人员的选材工作起指导作用.     

大展弦比柔性机翼气动特性分析

长航时无人机在飞行过程中受气动载荷影响,其大展弦比机翼产生弯曲和扭转变形,这种弹性变形严重影响飞机的飞行性能和飞行安全,不能将此种飞机机翼当作传统的刚性机翼进行气动分析.针对一真实复合材料大展弦比前掠机翼,采用气动/结构一体化的分析方法,利用计算流体动力学(CFD)软件FLUENT和计算结构动力学(CSD)软件NASTRAN联合求解,研究了在不同载荷情况下大展弦比柔性机翼静气动弹性变形对机翼气动特性的影响.结果表明,大展弦比无人机机翼受载变形后升阻比降低,滚转力矩和偏航力矩显著增大,对飞机的纵向和横侧向气动性能产生不利影响,同时也证明此CFD/CSD耦合计算方法可以应用到柔性机翼的气动/结构一体化设计中.      

主动气动弹性机翼技术分析

以伺服气动弹性(或称气动伺服弹性)技术为出发点,结合国内外研究情况,分析近年来正在发展的、能多方面提高飞机性能的飞机设计新技术——主动气动弹性机翼(也称主动柔性机翼)技术的主要设计思想与特点、关键技术、与传统机翼设计技术的区别、应用前景等,反映该技术的多学科综合和一体化的特点,供飞机设计、气动弹性等研究人员参考.      

考虑安全性的BWB民机飞行控制系统设计

翼身融合（BWB）飞行器满足未来民用航空经济、绿色、低碳的运行需求,是重要的发展方向。针对BWB飞行器的飞行控制系统,对其安全性与系统设计进行了研究。给出基于系统理论的事故模型及过程,与相应的安全性分析,重点对BWB飞行器飞行控制系统内的复杂逻辑关系、不安全控制动作、危害致因进行分析;进行切换系统设计,给出低可靠先进系统和高可靠备用系统的设计过程,并分析切换逻辑;基于设计进行仿真验证。研究结果表明：系统理论过程分析方法能够支持BWB飞行器飞行控制系统复杂逻辑关系的安全隐患分析,同时所设计的飞行控制系统具有一定的安全性与实用性。     

结冰飞机非线性稳定域确定及安全操纵方法

结冰会恶化飞机的动力学特性,造成飞行包线收缩,威胁飞行安全,研究结冰后飞机的非线性稳定域变化对于驾驶员操纵应对策略设计以及飞行安全的提高具有重要意义。以NASA的GTM为案例飞机,首先对飞机气动参数进行多项式拟合,同时结合结冰因子模型,建立了飞机在结冰条件下的纵向通道动力学模型;然后通过分岔分析方法对飞机在不同程度结冰条件和操纵指令下的飞行状态变化进行了研究,并将其用于指导驾驶员操纵,同时考虑到分岔分析方法的局限性,利用微分流形理论确定了飞行系统的非线性稳定域,并将其作为飞行安全边界;最后针对结冰情形,提出将分岔分析方法与微分流形理论相结合共同用于操纵指导,并进行了操纵时域验证。研究结果表明,结冰会使安全边界收缩,在小扰动的作用下都可能使飞行状态超出安全边界。随着结冰程度增加,飞机的稳定性质甚至会发生变化,此时飞行状态将很难维持在原有的安全边界以内,提出了通过指导驾驶员操纵指令变化使飞行状态到达新的安全边界。研究结果对于飞行安全操纵及边界保护都具有一定的指导意义。      

基于时间特性的系统维修性分配改进方法

针对常用的维修性分配方法存在分配给各个产品设计部门的时间并不能完全由各部门控制的不合理现象,以航空装备为研究对象提出了基于时间特性系统维修性分配改进方法.按照将维修时间进行分类分配的思想,提出将装备每个层次产品的维修时间分为共同维修时间和个体维修时间,共同维修时间由系统总体部门或上层产品设计控制,个体维修时间受产品本身或下层单元设计决定.并给出了时间分配模型,对共同维修时间和个体维修时间分别进行分配.最后,结合工程案例利用该方法对维修性指标进行了分配应用,改进方法使得分配到各个产品单元的时间能够真正为各个设计部门所控制,从而真正影响并指导产品的设计,达到维修性分配的目的.     

民机客舱布局工效学量化设计模型

为提升客舱布局设计效率及面向民机客舱快速仿真设计系统提供技术支撑,提出了一种民机客舱布局量化设计模型。该模型面向工效学设计需求,以座椅排距、座椅排数、各级客舱舱段长度等作为设计变量,构造了舒适性、安全性、经济性三类目标函数,实现了客舱边界限制、人机空间耦合关系、适航安全性要求等约束条件的量化描述。分别以双通道宽体干线客机、单通道窄体干线客机和支线客机为应用算例,对所提模型的可用性进行了计算验证。结果表明:所提模型可适用于多种机型的客舱布局设计,能够提供多个满足舒适性、安全性、经济性等多样化工效学设计指标的量化设计方案,并可给出各类指标进一步的优化途径。所提模型在一定程度上实现了民机客舱布局量化设计,为概念设计阶段客舱布局快速设计和多方案比较提供了一种新的方法,同时也可作为航空公司客舱布局选型的定量化辅助决策工具。      

飞机总体设计过程中的数据管理

飞机总体设计中所涉及到的是海量数据,且具有数据种类繁杂的特点,同时具有很高的安全性方面的要求. 在如何利用数据库技术对海量、繁杂的飞机总体设计数据进行合理、有效地分类组织管理方面作了一些探讨. 分析了总体设计过程中所涉及到的数据所具有的特点,对设计过程中的数据进行了归纳分类;提出了利用近年来迅速发展的面向对象技术对飞机总体设计数据进行分类、管理的概念并给出了一个简单的实例;最后介绍了利用数据库管理飞机总体设计数据的一些需要注意的问题.     

民用飞机系列商载航程匹配设计

民用飞机产品开发的模式已从"单型飞机"的概念向"飞机系列"概念转化.根据模块化和通用性的策略,发展了飞机系列化设计方法,给出了飞机系列主要参数的设计原则和飞机系列经济性的描述方法,建立了飞机系列商载航程匹配设计模型.分析了商载和航程的匹配关系对飞机系列经济性的影响,利用Pareto多目标遗传算法,完成了某一民用飞机系列商载和航程的匹配设计,对不同设计方案的参数进行了比较分析,取得了较好的设计结果.     

飞机风扰响应特性的模拟与评定方法

针对飞行试验研究飞机风扰响应特性时存在的安全性与经济性问题,提出了一种在平静大气中模拟及量化评定飞机风扰响应特性的方法。通过设计舵面输入指令来激励飞机,使其产生能够模拟受到风扰的运动响应,进而完成飞机风扰响应特性的评定。以某型飞机为算例,基于PID控制方法设计了激励指令信号,模拟了飞机遭遇垂直突风与侧风后的响应特性,并基于时域峰值法评定了飞机的稳定特性。采用低阶等效拟配的方法对基于风扰响应数据评定所得的稳定特性结果进行了对比验证,结果表明,所建立的模拟风扰响应的控制指令设计与稳定特性评定方法是正确合理的。研究方法与结果对于飞机风扰响应特性的飞行试验评定等具有一定的参考价值。