民用飞机数字样机建模与仿真技术初步研究

自20世纪90年代以来,民用飞机的研制手段有了质的提升,基于数字样机的产品开发模式成为了主流,数字样机建模与仿真技术对于民用飞机研制的支撑作用开始显现。同时,基于飞机研制的需求,数字样机建模与仿真技术也取得了显著的进步,在飞机上的应用也得到不断的延伸与拓展。讨论并梳理了数字样机的建模与仿真在飞机研制过程的设计流程与关键技术,对民机数字样机的研制有一定的参考价值。     

民用飞机翼盒结构闪电环境仿真验证试验方法研究

民用飞机翼盒结构闪电环境仿真验证试验是部段级适航取证试验,用于获取民用飞机翼盒结构闪电环境,并将试验结果与民用飞机翼盒结构闪电仿真结果进行对比,修正翼盒仿真模型。总结了民用飞机翼盒结构闪电环境仿真验证试验的试验方法,介绍了试验背景和目的,提出了试验要求,包括试验对象要求、试验电流路径要求、试验电流波形要求、试验回路网要求,描述了试验的具体实施方法,包括电流试验、电压试验和表面磁场试验。其中,缩比电流法和同轴回路网是开展民用飞机闪电试验的关键点,因此,对缩比电流法的目的和实施方式做了重点介绍,同时对搭建同轴回路网的目的和关键参数做了重点解释,对民用飞机部段级结构闪电环境试验具有一定的指导意义。     

民用飞机复合材料结构修理要求研究

论述了民用飞机复合材料结构修理设计准则、流程、方法、检测、损伤评估及相关标准状况等,并对修理方法的确认、修理分析、修理后的验证进行了研究,提出复合材料修理形成标准的建议.     

基于CATIA/CAA的四轴自动钻铆定位系统干涉检测编程方法研究及应用

干涉检测是自动钻铆加工前的重要准备工作,全文分别通过几种不同的干涉检测方法实现了运动仿真中的干涉检测,通过对各自方法取得的实际效果进行对比分析,得出通过基于CAAC++的方式调用CATIA自有的干涉检测功能不仅运算速度快、干涉检查信息全,并且程序运行稳定,效果最好,同时应用于开发的四轴数控托架仿真系统,辅助自动钻铆机生产加工,具有较广泛的应用前景。     

民用飞机机身中等开口结构的设计与研究

民用飞机机身的开口设计是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开口设计。以某型飞机为例,详细分析和探讨了机身中等尺寸开口的结构设计过程,具体包括开口载荷分析、相关零部件设计、间隙及阶差设计、密封及表面防护设计等方面的内容。     

民用飞机飞行载荷筛选方法研究

以某大型民用飞机为例,对设计点方法、参数分析与选择法、单值包线法以及组合包线法等四种飞行载荷筛选方法进行了分析说明,载荷筛选方法对飞行载荷设计有极其重要的意义,并在目前飞机型号设计中得到广泛的应用。     

一种新的民用飞机维修性分配方法

在民用飞机维修性设计中,维修性指标分配是一个重要环节。合理的分配维修性指标,可以使民机各系统在设计过程中省钱省力。在民机初步设计阶段,针对维修分配输入不足,首先利用层次分析法对维修性分配因素进行筛选,再运用模糊数学理论中的综合评判方法,综合考虑多方面的模糊因素,提出了基于设计特性模糊综合的维修性分配模型。最后,结合工程实例利用该方法对维修性指标进行了分配应用,结果表明该方法可用来指导民用飞机各系统的维修性设计工作,达到了维修性分配目的。     

一种民用飞机维修性定性指标评估方法

本文提出了一种简单实用的维修定性指标评估方法。该方法要求维修人员尽早介入飞机研制过程,对维修性指标进行评分考核,建立起从客户端到制造商的信息反馈渠道,以便及早发现维修缺陷并进行设计更改。     

钛合金在典型民用飞机机体结构上的应用现状

民用飞机机体结构通常采用钛合金以实现结构减重、改善疲劳寿命、提高耐腐蚀性,当代先进的民用飞机普遍提高了钛合金的用量。从钛合金的特点及其应用优势出发,介绍了钛合金在先进民用飞机机体结构中的应用现状并分析原因,总结并提出了钛合金在民用飞机机体结构上应用的机遇和挑战,为我国民用飞机的研发和发展提供参考和借鉴。     

民用飞机客舱地板横梁结构研究

客舱地板梁结构是民用飞机机身结构的重要组成部分,其中地板横梁承担着旅客及座椅的载荷,需要分别与地板纵梁、支柱和机身框连接,是比较关键的结构。对典型机型的地板横梁结构形式和材料进行了介绍,并分析优缺点,最后对民用飞机地板横梁结构方案进行了总结。为民用飞机客舱地板梁概念设计提供参考和借鉴。     

视景增强系统在民用飞机中的应用

视景增强系统可提高低能见度情况下飞机的运行能力,本文从视景增强系统的工作方式、运行规章目前允许的应用高度出发,结合国际及国内对视景增强系统的应用现状和前景的分析,判断视景增强系统必将在中国民航未来的空中运行中承担越来越重要的作用。     

民机近地面飞行建模与起降阶段事故复现研究

民航飞机的大量飞行事故发生在起飞和着陆阶段,而风切变等大气扰动现象又是重要的诱因之一。在飞机基本动力学模型的基础上,研究面向民机起降阶段的飞行事故仿真建模。系统推导了含扰动风的近地面飞行动力学模型,建立了用于飞机异常接地过程仿真的起落架模型。结合某型民机的建模数据和飞行记录数据,实现了对该机重着陆和扰动风下擦地复飞的事故过程再现。与飞行记录数据的对比分析表明,模型能够复现实际飞行过程,对飞行安全分析和飞行事故调查具有辅助支持作用。     

民用飞机航材销售费用分解结构模型研究

当前我国民用飞机缺乏合理、灵活的航材价格计算模型,而合适的航材销售费用分解结构模型可以降低运营成本、增加利润。本文综合多种因素的影响,从不同的维度对航材定价进行研究,阐述民用飞机航材成本费用的构成;从全寿命周期的角度对航材价格影响因素进行分析,构建国产民用飞机全寿命周期不同航材在多种因素影响下的销售费用分解结构模型。结果表明：构建的分解结构模型合理、有效,能够指导国产民用飞机型号航材定价分析,航材销售价格影响因素分析能够结合不同部门维度或工作维度对全寿命周期内的航材成本进行结构分解,实现利润最大化。     

民机配平空气系统小偏差化动态建模仿真方法

配平空气系统（TAS）作为民用飞机空调系统（ACS）中的子系统之一,其本质是舱室内温度调节的高温气体支路。该系统的动态特性较大地影响着下游乃至舱室内空气参数的变化,不利于下游参数的稳定。因此需要依据系统固有的动态特性,通过设计系统的控制规律,达到稳定下游空气参数的目的。随着系统方案及部件的更新换代,民机配平空气系统的压力控制方式逐步由机械气动式压力调节活门转变为电动式压力调节活门辅以压力传感器的方式。这种方式要求对配平空气系统的动态特性进行快速、准确的仿真,并能够依据仿真结果进行压力控制律设计。本文提出小偏差化的线性化处理方法作为动态特性建模仿真的理论推导依据,对采用电动式压力调节活门和压力传感器方案的典型民机配平空气系统建立高效的动态仿真模型。经校验,该方法结果准确。此外,还根据动态特性分析结果给出电动式压力调节活门的控制律设计实例,有效实现了良好的压力调节效果。根据设计流程提出了配平空气系统的压力控制需求,为民机空调系统的动态仿真建模方法提供指导思路。     

民机材料适航符合性验证方法和技术发展

通过梳理民机产品所用材料的适航批准方式,综述民机材料适航符合性验证方法和技术发展现状,解析中国民用适航规章中对民用飞机、发动机、直升机等民机产品用材料的2X.603、2X.613和33.15等直接相关条款要求,结合已取得型号合格证民用飞机和直升机材料符合性验证技术发展实际,阐明相应条款的符合性验证方法和验证技术。材料适航符合性验证中,基于统计分析的方法建立标准（规范）是材料符合性验证的核心,随型号批准的材料主要采用MOC1、MOC2、MOC4方法进行适航符合性验证。面向未来,具有自主知识产权材料的应用,材料自主验证技术和能力的建设,是实现先进民机产业化发展的关键。     

民用飞机客舱地板滑轨结构研究

客舱地板结构是民用飞机机身结构的重要组成部分,其中滑轨结构与客舱地板横梁连接,是比较关键的结构,直接承担着飞机旅客载荷以及座椅的载荷。首先介绍说明了民用客机地板结构的受力情况,其次针对目前国际典型机型的客舱地板滑轨结构形式、材料选材以及滑轨与横梁的连接形式等内容进行了分析说明,给出了各机型客舱滑轨结构形式的结构特点,再者从民用飞机客舱的滑轨冠部的设计、滑轨上缘条的设计以及滑轨高度的设计三个方面对客舱滑轨结构设计进行了分析与说明,给出了民用飞机客舱地板滑轨结构设计分析的要点和一般方法。最后对民用飞机客舱地板滑轨结构设计方案进行了总结归纳与分析,为民用飞机客舱地板滑轨结构设计提供参考和借鉴。     

民机极限飞行状态的动态气动力试验与建模

飞行失控是造成民机灾难性航空事故的重要因素,飞行失控中飞机难以避免超出正常飞行包线范围,进入具有复杂非线性和非定常动态气动特性的极限飞行状态。本文开展典型民机布局飞机极限飞行状态的动导数、大振幅试验,对大迎角动态气动力的参数影响规律以及非线性、非定常特性进行分析和建模。结果表明,在飞机失速到过失速区域,飞行姿态快速变化过程中动态气动力的非线性和非定常特征显著;在动导数试验和建模中,考虑运动角速率的影响,可以预示气动力非线性的迎角范围,并捕捉到关于飞机动稳定性演化的关键特征;利用Goman-Khrabrov状态空间模型结合大振幅试验,可以确定模型中表征非定常特征的关键时间常数,获得特定极限飞行状态运动中的非定常动态气动力特性。研究方法和结果为开展民机极限飞行状态的动态气动力风洞试验设计与建模提供了一个可行途径,能改进飞机飞行失控预防、极限状态改出、飞行模拟训练和飞行事故分析等。     

民用飞机预冷器设计点选取方法研究

预冷器是民用飞机气源系统温度调节的重要部件,若发生超温将导致系统自动关闭,影响下游机翼防冰系统和空调等系统用气需求,对飞机安全性有重要影响,因此研究预冷器设计点满足温度调节需求对气源系统设计有着重要意义。首先分析了预冷器换热性能影响关系,进而对其性能影响因素进行分析,主要包括环境条件信息,飞机状态信息,气源系统引气构型。然后根据经验公式对某机型不同工况条件下预冷器换热功率因子进行计算。计算结果表明在严酷引气构型双发单引气条件下,极热天巡航或待机状态下,低高度、低马赫数、低重量条件为预冷器设计点。通过计算严酷工况下预冷器热边出口温度,对预冷器设计点进行校核,计算结果表明预冷器热边出口温度均满足预冷器预期温度,说明预冷器设计点选取满足设计需求。     

民用飞机燃油箱系统闪电防护分析方法研究

民机燃油箱系统的闪电防护是燃油箱安全的重要研究范畴,本文依据FAA的25-146号修正案和咨询通告AC25.954-1,介绍了民用飞机燃油箱系统闪电防护分析方法。在点火源防护分析思路的基础上,针对闪电引起的点火源,在明确飞机闪电分区后,可通过容错类设计或非容错类设计分别开展分析。针对容错类设计,可仅通过证明防护设计特征有效且可靠来表明符合性,无需进一步分析失效概率。针对非容错类设计,通过定性和定量分析法进行评估。在定性分析时,需评估非容错特征失效且引起点火源的概率小于1E-5。在定量分析中,可结合燃油箱可燃性、关键闪电和防护特征失效概率确保闪电引起燃油蒸气点燃的概率为极不可能。同时,根据闪电环境定义的电流振幅和波形对防护设计特征进行有效性验证。     

民机燃油箱热模型工程应用研究

为满足民机燃油系统和惰化系统研制过程中对燃油箱热分析的多元化需求,采用Matlab/Simulink软件,针对一典型窄体干线客机燃油箱采用集总参数法建立热模型,通过对部分对流传热过程建模优化,同时在各个计算环节融入实际工程数据,最终经试飞数据校核修正,热模型对主油箱的仿真误差小于±2 ℃。通过对燃油结冰气象条件试飞热分析、燃油系统热气候条件试飞热分析、燃油箱差异对油温影响热分析等多种工程场景的算例研究,展示了燃油箱热模型在民机研制中的典型工程应用。为进一步提升热模型通用性与易用性,结合工程经验,通过关键输入参数化、集成飞行参数自动生成模块和油量分配计算模块,形成具有独立操作界面的工程应用型燃油箱热分析工具,为民机燃油箱热模型的高效工程应用提供一种参考。