民用客机机身承载结构重量估算

<正>引言飞机研制是一个长期复杂的过程,可分为设计要求确定、概念设计、初步设计、详细设计、原型机生产、试飞、批量生产、使用改进等八个阶段。一般情况下,在初步设计阶段和概念设计阶段,飞机设计师就要根据设计要求,对飞机重量在内的布局、性能、机载系统、新技术等进行评估。     

初始重量评估

对新飞机设计方案设计时，在产生第一个三面图前，必须对最大起飞重量（ＭＴＯＷ）进行评估。设计队的其它成员也许会胜任这一工作，但我建议重量工程师评估初始ＭＴＯＷ这一杰出工作。至少，重量工程师有助于它们的经验来解决问题，该文给出了评估初始ＭＴＯＷ的方法，提供了估算飞机重量效益的改进方法，它和空重与总重之比的方法比较起来更为合理，采用该方法可快速检查更详细的分析和一阶比较评估，最后，采用该方法估算重量增长     

国内某预研型飞机机翼平面形状对结构重量的影响

1.前言 机翼是飞机产生升力的部件.其面积、平面形状、翼型以及机翼上的部件配置等,不但直接影响着飞机的性能,而且也会对机翼的结构布置、重量、寿命等产生一定的影响.在方案设计阶段,设计员必须综合考虑各种参数对性能和结构的影响,以寻求一个最佳的平衡点.国内某预研型飞机采用后掠下单翼机翼和超临界翼型,设计中曾考虑了两种不同的布置方案并分别作了优化分析,其过程和结论可供国内相关设计人员参考.     

模糊PID控制器在飞机电刹车上的应用

全电刹车系统在减小失火危险,减轻飞机重量,降低维护要求以及改善防滑性能方面都有着传统液压刹车系统无法比拟的优点.针对依据传统控制律设计的刹车系统常出现鲁棒性差、低速打滑的缺点,将模糊PID控制器运用到飞机刹车系统中,设计出了一种新的刹车控制方式:模糊PID PBM控制律.仿真结果表明,这种控制方式可以达到满意的控制精度,并且刹车平稳,没有出现低速打滑和脱胎的现象.     

飞机复合材料构件成本问题的技术分析及改进措施

复合材料构件的大量采用对减轻飞机重量、降低燃油消耗、延长飞机维修周期,以及改善飞机性能方面作用显著.但是其发展也受到了一定的限制,主要原因是技术问题和成本问题.     

A380飞机用铝合金的开发

介绍了加拿大Alcan宇航公司为A380开发的一系列铝合金产品。A380飞机的尺寸大、承受相应的载荷以及结构重量目标的确定,对合金性能提出了很高的要求,在两个主要的设计性能方面必须要有改善。这两个设计性能就是静态性能以及损伤容限。为了实现上述目标,Alcan-空客的综合化项目团队合作对现有合金进行了改进及鉴定,同时开发了新的专用合金。     

基于UG软件的起落架收放机构运动仿真分析技术研究

起落架是飞机的重要组成部分,主要用于保证飞机起飞、着陆、滑行和停放,吸收飞机在着陆及地面运动时产生的撞击、跳动以及摆振能量,改善飞机的起飞和着陆性能.在过去,由于飞机的飞行速度低,对飞机气动外形的要求不十分严格,当飞机在空中飞行时,起落架暴露于机身之外.随着飞机飞行速度的不断提高,飞机的阻力随着飞行速度的增加而急剧增加,这时,暴露在外的起落架就严重影响了飞机的气动性能,阻碍了飞行速度的进一步提高.以最小的重量和最小的贮存空间来满足飞机的性能要求是起落架设计人员的主要任务之一.由于对起落架在整个运动过程中的空间位置以及起落架在收放过程中的包络空间无法做出精确的事先估计,在飞机总装时常常出现零件间干涉,达不到预期的设计效果而需不断修正.起落架与飞机总体间的协调主要靠制造样件反复测量和修正,这种设计方法周期长、效率低且成本昂贵,已经很难适应新型飞机起落架的研制需求.     

基于满应力优化与有限元分析的机翼结构重量估算法

针对没有可供借鉴的重量评估经验公式来用于新式布局飞机研制的现状,为能够给出比较可信的结构重量估算,用于总体设计阶段飞机翼面结构重量指标分配,不仅对研制新机的概念设计与方案论证是十分重要的,也是必不可少的.本文开展了基于"变满应力"优化策略与有限元技术相结合的飞机翼面结构重量估算方法研究,并把这一求解过程搭建在具有自主知识产权的飞机多学科设计平台软件上.以具有大展弦比特征的"环球飞行者"外翼为例进行结构重量估算表明本文方法不仅可以获得用于总体设计阶段可信的重量结果,同时其中的部件尺寸、应力和位移数据还能为结构与强度专业人员提供一定的参考意见.最后,得出四点结论.     

飞机机身壁板上小开口的设计方法探讨

民用飞机的设计技术已经越来越重要。飞机结构工程师会根据飞机结构及功能的需要在飞机机身壁板上设计很多小开口结构,这种小开口结构设计的质量对飞机力学性能和重量等方面都有直接的影响,所以小开口结构的设计已成为飞机设计过程中的重要组成部分,一个成功的机型必须要有优秀的小开口设计。结合某型飞机的结构设计过程,详细分析和探讨了机身小开口结构的设计过程,具体包括载荷分析、相关零部件设计、密封及表面防护设计等方面的内容。     

飞机铝制导线性能仿真评估研究

飞机电力系统中的导线是传输电能和信息的关键组件,研究导线材质,对飞机设计的优化具有相当大的意义。在当前节能减排和保护环境的大背景下,铜制导线虽然具有较好的导电性和较强的机械性能,但由于密度大,铜制导线并不太适用于对重量要求非常敏感的场合,在减轻飞机重量和提高燃油效率的考虑下,密度和成本更低的铝代替铜制导线已成为趋势。介绍了目前飞机导线选用的基本原则,然后基于COMSOL Multiphysics仿真软件,对铝制和铜制导线进行电学性能、热学性能、结构性能等方面的仿真对比分析,分析两种不同材质不同的性能特点,总结了铝制导线的性能优势和应用限制,旨在优化飞机导线的设计方案。仿真结果表明,铝制导线的良好导电性能、热稳定性和机械强度,可以满足飞机部分电力系统的使用需求。     

某型通用飞机复合材料机翼结构的优化设计

正与金属材料相比,复合材料具有比强度和比刚度高、性能可设计和易于整体成形等许多优异特性,越来越多地应用到飞机结构上。理论分析表明,采用复合材料制造飞机主体结构可以使结构重量减轻20%~30%。结构重量的减轻导致所需的机翼面积减小、所需推力减小,从而使发动机重量减轻,进而提高发动机燃油使用效率、减低油耗。结构重量减轻30%,燃油消耗可以降低7%~15%,直接降低了运营成本。因此,研究复合材料机翼结构优化     

某型飞机新材料新工艺应用研究管理

根据空军战技要求,某型飞机要在原型机的基础上进行重大设计改进。为此,飞机的起飞重量将有较大增加,其中结构增重占较大比例。飞机重量的增加降低了发动机推力提高的效果,必将影响飞机的性能。因此减重是该机设计要考虑的一个重要问题。     

大型飞机结构设计的重要参考书——评《实用飞机结构应力分析及尺寸设计》

<正> 《实用飞机结构应力分析及尺寸设计》是一本被国外飞机结构设计人员称为"案头工具书"的必备书。这本书介绍了大量的飞行器设计实例以及实际应力分析工作中遇到的问题,对设计人员进行部件、组件的尺寸设计帮助很大。书中介绍的一些结构尺寸设计方法,可以帮助工程师在初步设计阶段进行结构设计的粗略估算工作,这些方法对结构维修工程师也是十分有用的。     

复合材料在发射筒中的应用

发射筒的结构重量是弹射设备重要指标之一。由于发射筒结构重量的减轻,可以使导弹发射运输车的行驶性能得到显著的改善,因此,对于具有机动性要求的中、远程战略导弹武器系统来说,发射筒的结构重量更是一个极为重要的指标。 要想合理地设计发射筒,就必须合理地选择发射筒的材料和制造技术,并对发射筒的受力状态、强度、刚度进行精确的计算。     

民用飞机的飞机性能辅助计算系统设计与开发

航空公司性能工程师的日常工作就是使用机型对应的飞机性能软件进行低速性能分析和航线评估,日常计算量很大.面向性能工程师的前期飞行性能辅助计算工作,设计并开发了一款飞机性能辅助计算软件,建立机型基础性能数据库,包含气动数据和发动机推力数据,采用编程语言依次完成初级基础性能计算、高级专业性能计算、性能曲线绘制3个主要模块设计、实现性能工程师日常工作的快捷和简便性计算,为后续专业飞机性能计算打下数据基础,同时也可以为飞行签派员的日常性能训练工作提供帮助.     

基于EMA的飞机全电刹车系统研究

介绍了飞机刹车系统的发展概况,针对目前传统液压刹车系统存在的不足,设计了一种适合飞机的全电刹车系统,采用机电作动器(EMA)取代传统的液压作动机构,减轻了系统重量,在系统性能、安全性、测试性及维护性等方面较现有刹车系统有了长足的进步.     

GE公司的飞机与发动机检测设备

为了使飞机飞得更快、更安全,设计人员在飞机上增加了高强度且可以减轻重量的复合材料、金属基体材料和超级合金的应用.然而,如何监测这些材料的结构完整性,是这些材料能否在飞机上广泛应用的关键.     

GE公司的飞机与发动机检测设备

为了使飞机飞得更快、更安全,设计人员在飞机上增加了高强度且可以减轻重量的复合材料、金属基体材料和超级合金的应用.然而,如何监测这些材料的结构完整性,是这些材料能否在飞机上广泛应用的关键.     

防务

波音寻求更轻的JSF波音公司对其联合攻击机（JSF）进行了重新设计后，开始寻求减轻飞机内部重量的途径，以解决这种多用途战斗机的短距起飞、垂直着陆型遗留的若干性能问题。据报道，波音公司用一种代号为“373”的双平尾、后掠翼布局（下图）取代了原有的三角翼设计（上图）。据波音称，这种373方案基本已经确定。通过评审，波音公司的设计满足了JSF95％的性能要求，只是短距起飞、垂直着陆型还暂时不能满足海军陆战队希望带回的燃油和武器载荷的要求。为进一步减轻重量，公司通过改变内部设计来达到节重的要求。短距起飞、垂直着陆型…     

民机制造环节的重量控制和减重措施研究

重量控制贯穿民用飞机从设计、制造到运营的全生命周期。尽管飞机重量的决定性因素主要在设计环节,但从国内外飞机制造商的经验来看,在飞机量产阶段仍有优化的余地。对国内外飞机制造商在飞机制造环节的减重经验进行总结,并重点阐述波音公司在制造过程中的重量预警项目（Manufacturing Weight Awareness Process,简称MWAP）,以期有所启发。