航空的历史与航空运输的发展

一、航空的历史(一)我国古代的航空理想我国的航空理想由来已久,人们随着生产力发展和社会的进步,在不断地探索着腾空原理,并为实现这一航空理想而不懈努力。早在公元前2205—2158年(大禹时代)已发明了船帆和船舵,懂得了利用空气动力。公元前722—481年(春秋时期)的公输般和墨翟,曾“削竹为鹊,成而飞之”。公元9—23年(王莽时期),有人用鸟羽试验过飞行。公元25—220年(东汉时期)的著名科学家张衡,也制造过木鸟。公元265—316年(晋朝时期)的葛洪发现了鸟的滑翔原理。公元618—907年     

复合材料层合板鸟弹撞击损伤分析

为了研究复合材料风扇叶片鸟撞损伤情况,对鸟弹在4个入射角度下撞击复合材料层合板的过程进行了数值模拟,建立了复合材料层合板靶板模型;分析复合材料层合板与鸟弹碰撞后的受力以及复合材料层合板水平、垂直应变情况,并在此基础上建立了真实风扇叶片模型用于模拟被鸟弹撞击的风扇叶片。结果表明：复合材料层合板鸟撞数值模拟结果与试验结果一致;综合比较鸟弹的残余速度和复合材料层合板的损伤情况发现,在鸟弹入射角为30°时,复合材料层合板的抗鸟撞效果最好;复合材料层合板的数值模拟应变最大值与试验应变最大值的误差在10%以内,验证了数值模拟结果的正确性;当风扇转速为6000 r/min时,鸟弹入射角度越大,鸟弹与风扇叶片接触的时间越短,接触碰撞后鸟弹的速度减小越多,残余速度越小。     

鸟击对航空安全的影响

虽然飞机在空中遭遇鸟击的大部分情况对飞行安全影响不大或者没有任何影响,但毕竟还是有11％的鸟击事件影响到了飞行安全,甚至造成重大飞行事故。首次记载鸟击事件是在1908年,而首次因为鸟市造成重大飞行事故是在1912年。1950年底,随着装备涡轮喷气发动机的飞机投入使用,鸟击的危险也随之增大。飞机的速度增快,涡轮喷气发动机进气道尺寸加大,使飞机更容易遭鸟击。1960年,一架大型旅客运输机的4台发动机有3台遭鸟击,包括机组在内,机上共72人,死亡62人。这一事件曾受到普遍关注,国际民航组织开始收集有关鸟击的信息,并建立专门收…     

蜂窝夹芯雷达罩抗鸟撞冲击性能仿真分析

在雷达天线罩抗鸟撞冲击响应有限元分析中,为了有效克服有限单元法在模拟鸟体局部大变形计算中的不稳定性以及更好地模拟鸟体铺展、飞溅效果并提高鸟体与天线罩接触区域的计算精度,需要采用FEM-SPH耦合方法模拟鸟体高速撞击天线罩的动态力学响应过程。文章分别采用FEM、SPH和FEM-SPH耦合方法对1.8 Kg的鸟体以150 m/s的相对速度撞击天线罩三明治夹芯结构的不同位置开展了有限元仿真研究。仿真结果表明,FEM-SPH耦合方法能够充分发挥FEM法和SPH法各自的优势,能更精细地描述鸟体撞击到天线罩上的变形、失效以及铺展过程。进一步研究发现,泡沫铝夹芯层材料在吸能方面起着主要作用,且鸟撞位置对天线罩的整体变形具有显著影响,鸟撞最危险位置发生在雷达天线罩正面中心靠下位置,此时最大位移为123.5 mm,为上部位置最大位移值的1.8倍。     

发动机整机鸟撞试验推力销瞬态规律研究

为了探寻鸟撞瞬间航空发动机推力、垂向载荷的时域波形、频率的变化规律,采用时域波形分析和冲击响应谱分析方法对某发动机整机鸟撞试验过程中推力销瞬态推力和垂向载荷进行分析。通过对比分析推力与冲击力发现,鸟撞瞬间推力显著变化的主要原因是叶片攻角和流场特性的突变,并非冲击力。该规律性结论可为外物撞击发动机风扇叶片研究提供参考。     

爬升阶段涡扇发动机核心流道吸鸟适航审定

研究涡扇发动机核心流道吸鸟对发动机的影响，分析核心流道吸鸟与风扇叶片鸟击的损伤模式及关键要素的差异。采用光滑粒子流体动力学方法开展某发动机风扇增压级内涵的吸鸟数值模拟，研究吸鸟位置、鸟速和风扇转速等关键参数对鸟体碎片轨迹及质量分布的影响，确定核心流道吸鸟最严苛工况条件。结果显示：鸟撞击进口导流叶片中心位置时鸟体切片质量较大；在较高鸟速和较低风扇转速下进入内涵的鸟体切片质量较大。研究结果支撑了某型涡扇发动机核心流道吸鸟专用条件的制定，要求在典型的爬升阶段允许的最大爬升速度以及最小风扇转速条件下开展吸鸟试验，同时试验用到的这只鸟的撞击位置应该使吸入核心流道的鸟的质量最大。     

航空发动机吞鸟试验要求与验证

针对国内开展航空发动机吞鸟试验较少、试验方法尚不成熟、不规范等问题,从吞鸟试验标准条款要求入手,对比分析 了GJB241A、GJB242A、GJB3727、CCAR33等标准规范在吞入的鸟的质量、数量、速度,以及鸟撞位置、发动机状态、试验程序等方 面的差异。从试车台、抛鸟设备、测速装置、试验用嵌鸟弹壳等方面,提出了试验设备选择及研制方法。结合某型发动机吞鸟试 验,确定了具体试验技术指标,研制了专用抛鸟试验设备,制定了吞鸟试验程序和方法。首次在发动机定型中开展了发动机吞鸟 试验,获得了较为满意的试验效果,验证了试验技术指标确定、试验设备选择和研制方法的可行性和有效性,并在防护措施、抛鸟 设备、应急预案、鸟撞击位置、吞鸟对发动机的影响等方面提出了建设性意见。     

小涵道比涡扇发动机吞鸟能力仿真评估与验证

军用航空发动机的吞鸟能力须满足国军标和适航相关规定,可靠的发动机吞鸟能力评估方法是开展吞鸟试验的基础,可降低试验风险、提高试验成功率。以国内某涡扇发动机研制中的吞鸟能力仿真与验证项目为基础,提出基于仿真分析、动量类比法和接触应力类比法的发动机吞鸟能力评估方法。根据相关标准规范,确定试验要求,开展整机吞鸟试验验证,通过4 次整机吞鸟试验,验证了本文提出的发动机吞鸟能力评估方法的准确性,获得了发动机吞鸟能力底数。试验结果和评估方法可为其他涡扇发动机型号研制提供参考。     

三维机器鸟自主飞行的涡动力学分析与控制

鸟类通过翅膀的拍动和旋转运动提供飞行的驱动力和升力.本文研究了机器鸟翅膀的旋转幅度和旋转时间对飞行的状态影响,发现适当地选取这两个参数可以控制机器鸟在水平方向和竖直方向上的速度.本研究主要使用了两个工具:在不可压粘性流体中自主飞行的三维机器鸟和一个三维计算流体力学软件包,后者包含了浸入边界法(IBM)、体积函数法(VOF)、自适应多重网格有限体积法和游动与飞行的控制机制.     

机场探鸟雷达技术发展与应用综述

探鸟雷达已成为机场鸟击防范中重要的鸟情观测工具。首先,在介绍探鸟雷达技术起源的基础上,分析了目标回波幅度、飞行速度、飞行高度、轨迹特征、微动特征等飞鸟目标特性。然后,介绍了Merlin雷达、Accipiter雷达、Robin雷达以及Aveillant雷达等四种典型的机场探鸟雷达系统及国内的探鸟雷达技术研究现状,并分析了天线、雷达波形、目标检测与跟踪、目标识别与分类等雷达关键技术,进而对典型探鸟雷达系统的性能指标做对比分析。最后,从雷达与光电技术融合、探鸟与驱鸟联动、鸟情信息分析等方面讨论了探鸟雷达的应用情况,并做出结论与展望。     

鸟撞击风扇转子叶片损伤模拟与试验研究

为了研究航空发动机吞鸟时风扇叶片受到的损伤,开展鸟撞击旋转状态下发动机风扇叶片损伤数值模拟和试验研究。采用SPH方法,使用PAM-CRASH软件对鸟撞击旋转状态下风扇叶片进行了数值模拟,得到了鸟撞击风扇叶片过程:风扇叶片前缘撞击并切割鸟体、叶片盆侧撞击鸟体切片和叶片恢复变形,详细分析了鸟撞击对风扇叶片前缘、叶身、尾缘、凸肩造成的损伤,以及损伤对发动机的影响。设计并开展了旋转状态下鸟撞击风扇转子试验,得到了旋转状态模拟鸟撞击风扇过程,以及旋转状态下鸟撞击风扇实际的损伤类型,撞击过程和损伤类型与数值模拟结果一致。数值模拟和试验结果表明,鸟撞击风扇主要过程为叶片前缘撞击切割鸟体,主要损伤为风扇叶片前缘变形、撕裂、掉块和凸肩工作面错位、掉块,风扇叶片抗鸟撞击的薄弱部位为风扇叶片前缘和凸肩工作面。     

运输机鸟撞损伤的适航要求和试验

鸟撞损伤现象是民用飞机经常需要面对的问题,由此造成的飞行安全事故也屡见不鲜.将鸟撞损伤给飞行安全带来的影响减至最小,几十年来一直是人们不断追求的目标.     

运输类飞机鸟撞适航性技术研究

从搜集整理鸟撞事故情况入手分析易受到鸟撞破坏的部位,以适航规章中鸟撞要求研究为基础,参考相关工业界标准技术文件,开展运输类飞机鸟撞适航性要求分析工作。并在此分析研究基础上,结合相关标准、规范、指南、手册等技术文件对重点条款开展鸟撞适航性设计与验证方法研究工作,同时分析国外典型飞机鸟撞损伤部位验证案例,为后续型号鸟撞适航性设计和验证提供技术参考。     

银川河东国际机场鸟击特点研究及防范对策

为全面了解银川河东国际机场鸟击发生规律,本文将银川机场2017—2022年间记录的鸟击事件信息进行汇总分析,共统计到81种鸟击物种,包括73种鸟类和8种翼手目蝙蝠。危险物种共14种,非危险物种67种。其中主要鸟击物种有普通雨燕(Apus apus)、家燕(Hirundo rustica)和崖沙燕(Riparia riparia)等。鸟击发生主要集中在5—10月,其中7月和9月为高发期。航班高峰期、鸟类活动高峰期以及迁徙季节夜间为鸟击发生高峰时段。从鸟击发生的高度来看,200 m以下为鸟击高发区域;从鸟击发生的飞行阶段来看,航空器进近阶段遭鸟击概率最大。结果表明鸟击与鸟类的繁殖、觅食、迁徙等生活习性密切相关。基于上述研究结果,文章对银川机场的鸟击防范工作提出了综合防治建议。     

南京机场鸟击防范探讨

鸟击是当今航空运输业三大灾害之一。鸟击航空器所造成的经济损失每年超过100亿元,成为全世界难以应对的课题。南京禄口机场面临的鸟击问题同样十分严峻,因此一直以来南京禄口机场都把鸟击防范放在安全的首要位置,积极做好鸟击防范工作。     

鸟撞击叶片时的载荷模型

为了预估叶片的鸟撞击响应 ,首先要建立鸟撞击载荷模型。为此 ,开展了以下研究工作 :运用高速冲击动力学理论分析鸟撞击的物理过程 ;进行鸟撞击载荷试验 ;采用计算机数值模拟分析鸟撞击载荷的各种因素对叶片响应的影响。在综合运用上述研究结果的基础上 ,本文从鸟撞击载荷的冲量与加载持续时间的确定、力—时间函数的选择以及载荷空间因素的确定三个方面论述了有关的方法与原则 ,供建立鸟撞击载荷模型时参照使用     

军用涡扇发动机吞鸟适航符合性验证研究

针对我国军用涡扇发动机尚未形成吞鸟适航符合性验证要求及评价准则的问题,在分析国家军用标准与适航规章中有关涡扇发动机吞鸟验证要求异同的基础上,明确了适用于军用涡扇发动机吞鸟适航符合性验证的主要参数,并进一步阐明了吞鸟适航符合性验证的程序及评价准则。建议的吞鸟验证参数及试验程序以同时兼顾适航要求及国军标要求为前提,对我国军用涡扇发动机吞鸟适航符合性验证具有积极的指导意义。所确定的军用涡扇发动机吞鸟适航符合性验证评价准则,能够为吞鸟试验的符合性判定提供参考。     

飞机风挡鸟撞动响应分析方法研究

建立了鸟体模型和风挡玻璃破坏准则,形成了一套完整的风挡鸟撞动响应分析方法。并对某型号风挡进行了鸟撞动响应分析,得出了鸟的运动轨迹和风挡的位移、应力、应变响应以及风挡玻璃的鸟撞临界速度,经与试验结果比较,两者吻合较好。     

航空发动机吞鸟要求的发展

针对中国军用大涵道比涡扇发动机吞鸟验证需求,从美国、欧洲、俄罗斯和中国民用航空发动机适航规章和军用发动机 通用规范、适航规章及吞鸟要求衍变历程、衍变内容和应用情况出发,对比分析军、民用吞鸟要求内容和内涵的差异。通过分析航 空发动机吞鸟要求与应用的发展,研究吞鸟要求与发动机研制技术的关联性,提出中国自主研制的大涵道比发动机吞鸟要求应用 建议。吞鸟要求的升级以更高的安全性需求为出发点,并随航空发动机设计技术提高得以实施和颁布;吞鸟要求的升级又指导着 下一代发动机的研制,二者相辅相成螺旋提升;吞鸟要求的具体参数逐渐统一,并呈现越来越严格的特点。根据中国适航规章和 通用规范吞鸟要求演变发展特点,结合中国军用大涵道比涡扇发动机研制技术现状,建议目前中国自主研制的大涵道比发动机按 照FAR 33.77吞鸟要求的参数进行验证,并最终依托于发动机技术进步实现与现行吞鸟要求的一致性。     

鸟击的因素及防治策略

机鸟相撞,一直是困扰着各国航空安全的重大问题,轻则鸟死机伤,重则机毁人亡。本文从机场环境、飞机设计、飞行速度、飞行高度和季节时间等五个方面对鸟击因素特点进行了综合分析,并提出了以鸟情调查为基础,加强机场环境治理和鸟类食物链控制的鸟击防治策略。