飞行器服役（作战）完整性的提出与发展

飞行器服役完整性（对于军用飞行器也称为作战完整性）更综合地表征了飞行器在服役（作战）使用过程中的质量特性。本文首先介绍了飞行器服役（作战）完整性概念的提出过程,讨论了飞行器服役（作战）完整性的基本内涵和基本特性,阐明了飞行器服役（作战）完整性是飞行器服役（作战）适用性与飞行器服役（作战）效能发挥的基础。然后介绍了飞行器服役（作战）完整性的三种表征参数：飞行器固有完好率、飞行器固有健康度、飞行器服役（作战）完整度,并梳理了飞行器服役（作战）完整性优化设计的基本方法。最后提出了飞行器服役（作战）完整性的控制原理,指出了飞行器服役（作战）完整性发展的基础、研究方法和目前我国航空航天领域急需研究和发展的方向。     

飞机结构疲劳与结构完整性发展综述

飞机结构设计与强度分析是影响飞机结构安全的关键因素,从静强度到安全寿命、损伤容限理念的提出,再到耐久性概念和结构完整性规范的形成,经历了飞机设计理念和技术体系不断完善的过程。然而,目前结构完整性理念在工程实际中的贯彻仍停留在产品研制和检测的层面,限制了其更深层次的作用。介绍了飞机结构设计从静强度设计到结构完整性设计的发展历程、飞机结构完整性的基本概念和飞机结构完整性大纲（ASIP）的主要特点;通过"5个任务",突出了结构完整性大纲从传统设计阶段的分析和检测规范到产品全生命期的过程控制与管理规范的提升转变;最后通过2个典型型号案例,介绍了飞机结构完整性理念在设计、验证与使用维护全生命期的成功应用。通过对基本概念的剖析以及对主要设计理念发展的梳理,展示了飞机结构安全策略从设计研制阶段到全生命期控制的质变过程,指出了结构完整性理念从基于试验的体系方法向着数字化方向发展的趋势。     

飞机结构完整性设计思想的理解

简述了保证飞机结构完整的贯穿可靠性的静动疲缩合设计思想,重点阐述了不等可靠性设计思想及其准则。     

贯彻《军用飞机结构完整性大纲》的新螺旋桨设计

由于螺旋桨产生的滑流可以缩短飞机起降距离,因此降低了飞机对于机场跑道的要求。目前,螺旋桨在民用飞机和军用飞机上仍有大量发展和应用。我国飞机螺旋桨自主设计起步较晚,过去我国大型螺旋桨一直采用全金属实心桨叶,“新螺旋桨”是我国首次自行研制高性能复合材料螺旋桨。研制过程中,在气动力设计、结构强度、电调控制等方面遇到了一系列巨大挑战。《军用飞机结构完整性大纲》（GJB 775A—2012）作为飞机结构设计的顶层要求,在螺旋桨结构设计中依然发挥着重要作用,是保证新螺旋桨结构可靠性、经济性和产品寿命的重要手段。设计人员在研制中学习和贯彻《大纲》的要求和实施方法,克服了大量的技术难点和工程问题,最终成功地研制和装机了新螺旋桨。本文从《大纲》的五个任务出发,介绍了新螺旋桨研制中关于各个阶段任务的贯彻和实施,以及在此期间开展的有关理论分析和试验验证,系统地总结了《大纲》在螺旋桨结构设计中的实践和体会。希望文章能为今后同类产品的研制提供借鉴和参考。     

基于作战完整性的军用飞机结构强度发展思考

飞机结构作战完整性是一个综合性较强的结构通用质量特性,是飞机结构发挥作战适用性和作战效能的基础,主要包括耐久性、保障性、安全性、结构能力、生存性和修复性6 方面的特性,且相同的结构设计技术对6 方面特性的影响可能不同。为实现飞机结构作战完整性的提升,通过对飞机结构作战完整性概念及作战特点的分析,从结构作战完整性6 个主要方面特性的角度出发,探讨了其对飞机结构强度的发展需求,并分析了典型结构设计技术对飞机结构作战完整性的影响,以期为飞机结构强度的相关分析提供参考和依据。     

飞机结构完整性及损伤类型的探究

特定区域的结构完整性监管不仅贯穿于飞机的整个服役阶段,同时也为适航性安全提供了保障.文中主要讨论了非裂纹损伤形式与传统裂纹损伤的关键性区别,说明了非裂纹损伤形式对现有的结构完整性设计方法提出的挑战.此种损伤类型不同于目前广泛研究的传统裂纹损伤,易造成预料之外及早期的机组结构破坏,给飞机维护及结构的完整性带来了威胁.最后对现有的结构完整性设计和管理方法提出了参考意见,并对未来可能面临的挑战提出建议,对实施和完善现有的飞机结构完整性管理方法有一定的参考价值.     

表面完整性对航空发动机零件疲劳寿命的影响分析

对航空发动机典型传动零部件的工艺特点进行了系统分析,以摇臂为载体进行了大量的工艺试验.试验结果表明,零件的表面完整性(粗糙度、表面应力等)得到改善后,其疲劳性能得到极大的改善.     

飞机结构完整性设计思想的发展和标准的演变

简要介绍了飞机结构完整性设计思想的起源和发展,分析了国内外飞机结构完整性相关标准的内容变化,提出了我国相关标准的修订建议。     

喷丸、喷砂与HVOF WC-17Co涂层表面完整性对TC18钛合金疲劳性能的影响

为了探讨喷丸、喷砂与HVOF WC-17Co涂层表面完整性对Ti5Al5Mo5V1Cr1Fe(TC18)钛合金疲劳性能的影响规律和作用机制,利用X射线衍射仪(XRD)、表面粗糙度仪、显微硬度计、扫描电子显微镜(SEM)以及X射线应力测试仪等分析了喷丸、喷砂及其复合超音速火焰喷涂(HVOF)WC-17Co涂层的表面完整性,利用旋转弯曲疲劳试验机研究了上述表面处理对TC18钛合金疲劳性能的影响规律。结果表明,喷丸预处理比喷砂预处理能够使TC18钛合金表面获得更好的表面完整性,因而显著提高了TC18钛合金的疲劳抗力,而喷砂处理对TC18钛合金疲劳抗力无明显影响。喷丸后进行HVOF WC-17Co涂层处理使TC18钛合金疲劳寿命提高6倍,原因归于喷丸层内仍保留数值较大、分布较深的残余压应力,有效延缓疲劳裂纹的萌生和早期扩展。喷砂后进行HVOF WC-17Co涂层处理使TC18钛合金疲劳抗力显著降低,原因是HVOF过程的高温效应使喷砂层内残余压应力场松弛,使喷砂表面缺口效应和损伤的不利影响作用突显,加之WC-17Co涂层韧性低、表面粗糙度大、存在孔洞型缺陷,不利于抗疲劳性能。     

管道系统中Ti-Ni合金管接头的疲劳寿命(S-N)分析

采用了全寿命(S-N)的有限元分析方法,分析了循环振动载荷下的Ti-Ni合金管接头,给出了有限元计算的疲劳寿命分布图.结果表明,管接头中间内表面处为疲劳寿命的薄弱位置;马氏体相变和逆相变在同一位置的反复发生,是造成局部疲劳损伤/疲劳寿命低的直接原因和起源.     

基于军事需求工程的军用飞机EWIS设计需求分析

针对军用飞机电气线路互联系统(Electrical Wiring Interconnection System,EWIS)的设计特点和现状,明确了EWIS功能定位。在分析军事需求工程(Military Requirement Engineering,MRE)体系框架、过程和方法基础上,以海军飞机EWIS需求开发为例,设计了基于MRE的EWIS需求开发过程和统一需求描述模型,构建了需求体系框架,提出了基于数据的需求管理过程,为军用飞机EWIS设计提供参考依据。     

飞机结构完整性研究现状及发展方向

飞机结构完整性是确保飞机安全寿命的重要条件之一。简要介绍了结构完整性在飞机设计中的发展进程及其作用；以F-4C／D和F-16飞机为例．叙述了结构完整性在飞机结构设计和验证中的应用情况；最后指出当前我国结构完整性技术的研究现状．以及下一步的研究重点。     

基于适航要求的飞机和发动机多余度信号表决设计

为保证机双发或4发在相同油门杆/操纵杆角度下的推力/功率一致,发动机控制系统可使用来自飞机的环境温度、压力信号。适航要求当飞机信号发生错误时发动机推力变化不超过3%,因此发动机控制系统需要具备飞机信号容错能力。为满足以上要求,以发动机传感器信号为基准,根据适航条件计算飞机各信号的加权系数,综合发动机传感器基准信号、飞机信号加权系数及其优先级顺序,设计出飞发系统之间多余度信号加权平均综合表决算法。结果表明：利用该算法,在同时满足飞机多台发动机推力一致性需求和适航要求的前提下,可选择出精度、可信度较高的信号,在信号选择状态发生变化时,能够保证发动机推力平稳过渡。     

一种飞机顶层设计指标最优分配的新方法

探讨了一种新的设计指标最优分配方法--协同分配法,用于处理飞机顶层设计中的大规模设计指标最优分配问题.分析了飞机顶层设计中的设计指标最优分配特征,据此给出了协同法的原理并建立了数学模型.协同法按设计指标分配关系将最优分配问题分解为主系统优化和子系统优化,主优化对子系统设计指标进行最优分配,子优化以最小化分配设计指标值与期望设计指标值之间的差异为目标,进行子系统最优设计,或对底层元件(如飞机翼梁、翼肋和翼盒等)进行设计指标最优分配,并把最优解信息反馈给主优化.主优化通过子优化最优解信息构成的一致性约束协调分配量,提高系统整体性能,并重新给出分配方案.主系统与子系统反复协调,直到得到设计指标最优分配方案.两层可靠度指标分配算例初步验证了本文方法的正确性与可行性,三层可靠度指标分配算例证明了本文方法的有效性.最后,以重量指标分配为例,简要叙述了针对飞机顶层设计中设计指标协同分配的数学模型和求解思路.     

关于飞机电缆电磁屏蔽完整性的探讨

飞机电气线路互联系统中,电缆线束屏蔽端接处理的方式决定着电磁屏蔽的完整性,直接影响飞机电磁兼容和防护效能。针对部分现役飞机线束中存在的多根电缆屏蔽层引线串联端接的情况,从电磁屏蔽原理出发,对"pigtail"效应进行定性分析,并结合相关行业标准,给出电缆线束屏蔽端接处理方式的一些建议。     

浅浅析民机用铸件的设计通用要求及其发展趋势

分析了民机用铸件材料的选用要求及主要铸造方法,提出了民机用铸件的试生产批准、类别与级别的确定、拉伸试样选择以及补焊工艺、公差等通用设计要求。以精密铸造为例分析了民机铸造技术的发展趋势。     

一种基于需求工程思想的民用飞机需求确认方法

依据民用飞机在产品开发过程中需求如何确认的现实需求,定义了一种基于需求工程思想的民用飞机需求确认的方法。该方法一方面引入了需求工程的思想,一方面在不破坏原有设计要素的前提下,同时利用设计方案作为两者沟通、融合的载体,有效实现了“需求是牵引,设计是根本”的现代民机产品开发理念。该方法和流程在民机型号的概念设计工作中得到应用,取得了较好的实践效果。为了能够对相关的工程设计工作提供可参考和借鉴的经验,以飞机起飞场长为例,对该需求的确认过程进行了详细剖析,进一步阐述这种设计方法的关键点和核心思想。     

一种新型旋转式扑翼飞行器的原理结构分析

本文介绍了一种仿效鸟类飞行方式的新型旋转式扑翼飞行器的原理结构分析。该飞行器兼备固定翼飞机和直升机的功能,具有垂直升降和空中悬停的能力;同时具有扑翼前飞后飞,左飞右飞的能力。其扑翼采用旋转式扑翼,与传统平面式扑翼相比较,效率较高,升力较平稳。研制扑翼飞行器关键要解决二个问题:第一是如何让扑翼飞行器垂直离地升空;第二是如何操纵。对此二个问题,提出一套新的解决方案。     

飞机翼面结构布局综合设计方法研究

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3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3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5点结论供参考。