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。     

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。     

飞机油箱水锤效应影响因素及其影响程度研究

水锤效应是飞机燃油箱的一种主要损伤模式,它可能引起油箱结构灾难性的破坏,分析水锤效应的影响因素及其影响程度,对燃油箱易损性的评估、燃油箱防护性设计具有重要意义。以破片速度衰减、箱内液体压力和壁板变形为对比参量,模拟一个等效飞机油箱在不同破片速度、质量(材料)、形状、入射角度、入射方向打击下及不同充液率时的水锤效应;并采用最小二乘法拟合油箱的入/出射壁板变形公式。结果表明:随着破片速度、质量和油箱充液率的增大,水锤效应的破坏能力显著增强;破片形状对液体压力和壁板变形均具有一定的影响;破片的入射角度、方向将改变其在油液中的运动路径,进而影响水锤效应。     

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。     

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。     

飞机概念设计中的生存力效益/代价综合评估方法

 首先介绍了军用飞机在常规武器威胁下的生存力评估指标及几种提高生存力措施；其次研究了将全因素试验法应用于评价生存力提高措施对生存力评估指标的增益影响的可行性；最后基于飞机的安全性、维修性、可靠性、保障性、性能及费用等约束条件，建立了一种能应用全因素试验法在飞机概念设计中进行飞机生存力效益／代价综合评估的方法。算例初步说明了方法的有效性。     

一种军用飞机战伤抢修性评价体系

战伤抢修性体现了战伤飞机通过维修能够恢复使用功能的能力的大小.战伤抢修作为提高飞机生存力的一种重要手段,是飞机生存力范畴必不可少的一部分.研究飞机的作战生存力,进行飞机高生存力设计,势必要对飞机的战伤抢修性做出评价.     

飞机生存力评估与综合权衡方法研究

分析了飞机生存力的影响因素,基于每个因素对生存力的影响重要程度提出了评估飞机生存力的权重系数法和综合评估法;并考虑到飞机生存力的提高必须以费用作为代价,提出了一种飞机生存力/寿命周期费用综合权衡方法。飞机生存力评估方法和飞机生存力/寿命周期费用综合权衡方法的提出,将对飞机生存力提高和生存力设计产生积极的影响。     

飞机油箱余油量的神经网络动态测量

论述了采用人工神经网络对飞机油箱燃油余量进行动态测量的方法。首先建立了飞机油箱余油动态测量的神经网络模型 ,然后讨论了该模型在使用中的有关问题解决方法 ,最后给出了一例仿真结果。     

辅助动力装置系统空中起动设计和验证

辅助动力装置(Auxiliary Power Unit,简称APU)系统空中起动设计和验证共涉及APU 本体研制、APU 系统进排气冲压恢复计算分析、APU 系统进排气和APU 本体性能匹配计算分析、APU 系统进气风门设计、进气风门气动载荷计算分析、进气风门作动机构设计、进气风门控制逻辑设计、本体起动控制逻辑设计、冲压恢复测量试飞、适航验证试验试飞等内容,这对飞机主制造商的系统集成能力和适航验证能力提出了很高要求。APU 系统空中起动设计直接影响系统起动性能和起动包线,对某型飞机的辅助动力装置系统空中起动设计和验证进行了介绍,在型号研制经验的基础上,对APU 系统空中起动设计和验证流程和方法进行总结,对后续型号研制具有较强的指导性。     

利用风洞试验研究冲压翼伞的升阻特性

冲压翼伞的风洞试验是研制冲压翼伞过程中的一项重要内容。介绍了投物用冲压翼伞风洞试验的特点及发展,着重讨论了这类冲压翼伞的升阻特性,通过理论计算与试验结果的比较,分析了柔翼与刚性翼之间的差异,得出了升阻比最佳点,同时,还分析了冲压翼伞各部分阻力的构成情况,提出了减少阻力的主要措施。     

弯曲通道模拟离心条件下的主燃级和预燃级联焰试验

冲压转子发动机是冲压发动机和燃气涡轮发动机的有机结合,其结构简单。冲压转子发动机燃烧室由于其内部受到强离心力场的作用,燃烧室火焰的稳定燃烧以及传播都会受其影响。为了得到离心力场对分级燃烧中两级联焰的影响规律,本文进行了试验研究工作。针对燃烧室在强离心条件下的燃烧特点,采用弯曲通道模拟气流的离心效应。在弯曲试验段上对预燃级和主燃级进行了联焰研究,试验在常温常压条件下进行,进口气流速度范围为10~70m/s。试验中考察了离心力、燃油分级比例以及主燃级燃油喷射初始角度对联焰的影响,试验结果初步验证了燃烧方案的可行性,为冲压转子发动机燃烧室的研究奠定了基础。     

预警飞机任务效能数学模型研究

研究建立实战条件下武器系统可靠性维修性保障性因素综合评价模型,对武器系统可靠性维修性保障性参数指标论证过程中简化分析和减少对仿真技术的使用具有实用意义。通过研究和分析实战条件下的预警飞机使用状况,利用概率方法建立了其作战条件下的任务效能数学模型,为利用解析法进行预警飞机可靠性维修性保障性指标论证提供了可行手段和重要模型,为定量评价可靠性维修性保障性因素对预警飞机作战影响奠定了基础。     

机翼结霜和薄冰的危险性分析

近年来随着飞机的使用越来越广泛,机翼积冰现象已经成为飞机起飞及运行阶段需要着重解决的问题,虽然霜和薄冰也属于积冰,但机翼结霜和薄冰往往容易被人们忽略.首先列举了机翼积冰所导致的飞行事故的案例,总结了机翼积冰现象的研究背景、国内外研究现状,讨论了积冰的影响因素,分析了积冰对飞行的影响,根据CCAR-25部对起飞速度的适航规定,利用公式推导,运用风洞实验数据从理论上分析了CRJ-200机翼积冰是如何导致飞机失速的.针对机翼结霜和薄冰的现象,列举了一些防/除冰方法,并对飞机在不同状态下积冰时应采取的措施提了几点建议.     

空中交通管理中的复杂性研究

 空中交通管理（ATM）领域不断更替的新概念与新技术对准确认识ATM底层结构及其运行机制提出了愈加多元的需求,其中复杂性研究作为基本问题之一,由于贯穿ATM的各个层面而成为认识系统涌现的重要线索。不断发展的复杂性科学更是从方法论上给予了ATM研究者理论支持,使得复杂性研究复兴成为欧美空管机构研究者的热点论题。针对ATM领域的复杂性研究尚未形成明晰体系之现状,本文尝试理清以往工作的范畴与框架,并重点介绍了关于动态密度、交通无序性、交通流扰动分析和空域复杂系统建模方面的理论成果,最后指出了该领域未来的研究趋势和尚待解决的关键问题。     

Deformation Compensation of Ram Components of Super-heavy-duty CNC Floor Type Boring and Milling Machine

Ram is a very important component of super-heavy-duty computer numerical control (CNC) floor type boring-milling machine, and deformation of ram is a significant source causing errors in machining process. To compensate the deformation error of super-heavy-duty CNC floor type boring-milling machine, based on force analysis theory, the law and compensation measures of deformation of ram are researched. Based on the principle of torque (force) balance of the ram components, the formulas of compensation forces and compensation torques are derived, the relations between compensation forces (compensation torques) and the stroke distance of the ram are given. According to theoretical analysis results and the structural characteristics of super-heavy-duty CNC floor type boring and milling machine of TK6932, rods compensation, hydrostatic pressure compensation and wire rope compensation measures are taken to compensate the deformation error of ram. The experiments and computer simulation results show that the straightness of the ram at its overhanging end meets the national machinery industry standards.