飞机燃油质量特性计算及供油顺序的设计

采用将油箱分割成多单元斜六面体的方法解决了外形复杂油箱的描述问题;采用切片法计算燃油质量特性,方法本身考虑了飞机姿态角对燃油形状的影响。解决了在给定重心活动范围情况下供油顺序设计问题。算例证明本方法具有很高的精确度和应用价值。     

某型飞机燃油计算软件算法研究

实时准确地测量油箱中的剩余油量可以精确计算飞机续航时间,保证飞机安全飞行.本文对某型飞机燃油计算软件算法进行研究,提出了一种稳定、可靠、准确的燃油计算方法,该算法包含油面高度和油面角的计算、燃油质量特性数据库查询、差值解算和信息后处理,可精确得出各油箱内的燃油油量.     

流固耦合仿真技术与基于拓扑的自动切分技术在燃油质量特性分析中的应用

介绍了流固耦合仿真技术与基于拓扑的自动切分技术在飞机燃油质量特性分析中的应用。首先对两种方法的技术原理进行阐述,然后分别采用基于上述两种技术的FLOW3D和FPC软件,对某型飞机1号油箱进行了燃油质量特性分析。根据两种软件的计算结果对比,可以看出两种软件在燃油质量特性分析工作中的应用特点。     

无人机发射过程燃油晃动分析

本文使用MSC.Dytran有限元分析软件对无人机火箭助推起飞过程中的燃油响应进行了仿真计算。计算中采用任意拉格朗日-欧拉耦合(ALE)方法模拟了燃油和油箱的相互作用。仿真得到油箱内不同油量状态下的无人机起飞姿态的变化和燃油在油箱内的晃动规律,结果表明飞机半油起飞状态姿态变化最为严重。为了改善燃油晃动,研究了几种在油箱中增加隔板的改进设计,并对改进效果进行计算。依据仿真计算结果对油箱布局设计给出了几点建议。本文的仿真计算方法经修改完善后有望用于对无人机起飞段的精确仿真计算。     

飞行中燃油量测量

介绍了在飞行中精确测量燃油量的方法。燃油量是液位的非线性函数,并与飞行姿态有关,将液面变换到机体坐标系中,再通过数值积分,可以精确计算出油箱中的燃油量。算例计算了椭球形油箱,将计算结果与理论计算结果进行了比较,表明此该有很高的计算精度。     

浮子式双油面控制器开启及燃油流动特性

飞机燃油系统具有储存燃油、将燃油输送到发动机以及调节飞机重心等功能,从储油箱供给发动机的燃油需经过消耗油箱,其中双油面控制器是消耗油箱中的 1种前导式阀门,能够控制输油的开启关闭,保证油箱基本满油。在使用过程中,发现双油面控制器会出现无法开启或提前关闭现象,给供输油安全带来极大影响。为了了解油面控制器工作异常的原因,并获取阀门内部燃油流动特性,文章采用动力学建模仿真的方法,获得大小活门不同工况下的运动轨迹,发现活门油压方向对开启过程具有明显影响;采用 CFD仿真方法,获取阀门燃油流动特性,发现随阀门开度和入口压力增大,出口燃油由“涌出”变为“喷出”,越过挡油板进入浮子腔的燃油占比增多,可能导致输油的提前关闭。     

飞机燃油温度仿真及应用

为研究飞行过程中燃油温度变化规律,采用热网络法建立油箱热模型,并在Matlab/Simulink软件平台上输入与飞行试验相对应的边界条件以验证模型可信度,在此基础上,分析了整个航程中各油箱隔舱燃油温度的变化规律。结果表明:该计算方法和仿真模型具有较高的可信度,试验值与计算值两者误差超过1.67 K的时间段中,模拟温度比试验温度高;多数航段内机身油箱燃油温度处于高位,为适航符合性审定重点关注对象,代表着整个燃油箱系统的可燃性暴露时间水平, 以巡航结束阶段为例,标准天长航程下机身油箱燃油温度比机翼油箱燃油温度平均高出25 K,标准天短航程下机身油箱燃油温度比机翼油箱燃油温度平均高出7 K,热天短航程下机身油箱燃油温度比机翼油箱燃油温度平均高出12 K;机翼油箱燃油温度在飞机下降阶段回升幅度较大,其可燃性暴露时间主要集中在航程结束阶段。     

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。     

先进战斗机超音速巡航油箱燃油温度变化仿真研究

战斗机广泛地使用燃油作为飞机发热部件的热沉,尤其是先进战斗机在综合热管理技术的发展基础上,更加充分有效地使用了燃油来冷却。用热量平衡方法分析了在任意时段油箱中的燃油的温度。结果表明在中低马赫数飞行状况下,影响燃油温度的最主要因素是燃油油箱中燃油的剩余量。本文应用C软件计算油箱内燃油温度。     

基于STL模型处理的飞机燃油质量特性计算

飞机燃油系统是飞机不可或缺的系统,燃油量占据了飞机近50%的重量和机翼翼盒80%多的空间,而且现代飞机愈加依赖燃油质量特性来调整重心,机电系统必须基于实时的燃油量状态和系统状态的精确获取,因此现代先进飞机复杂燃油箱中的燃油量测量和燃油质量特性计算成为燃油系统最为关注的基本问题。本文给出了以STL模型为基础的飞机燃油箱燃油量、燃油质量特性计算的主要实现方法和优点。     

航天器贮箱变质量流固耦合系统的动力学响应

研究了航天器贮箱变质量流固耦合系统的动力学特性.根据虚拟质量法(VMM),结合边界元法和有限元法构建了系统的动力学模型,建模过程中着重考虑了质量变化对系统的动态影响.通过Newmark直接积分法计算出贮箱变质量系统的振动响应.结果表明:由于系统质量减少,引起了系统振动频率的增大,并产生一个附加负阻尼.系统的振动频率的范围可以通过系统质量的范围确定.变质量引起的附加负阻尼的大小与系统的质量变化率成正比.对于系统的横向振动,质量减少引起的附加负阻尼在整个过程对系统振动的影响比较稳定,对于系统的纵向振动,质量减少引起的附加负阻尼对系统振动的影响随时间的增加而增大.      

液体火箭贮箱增压排液过程温度场数值研究

针对某液体火箭贮箱增压排液过程,采用二维数值模拟方法对其温度场进行计算.选用低雷诺数k-ε模型分析流体与固壁间的耦合换热,考虑到气液之间发生热质转移现象,编写了控制相变的用户自定义程序(UDF)并植入Fluent软件.采用文献实验数据对相同工况下的计算结果进行验证,对比结果表明所建立的二维模型能够有效预测气枕温度、壁面温度沿轴向分布规律.数值模拟结果发现:气体扩散器入口方向、入口面积对气枕温度、壁面温度的轴向分布影响较弱,而对靠近增压口附近的温度场影响明显.当增压气体竖直向下进入气枕时,贮箱上封头附近气枕温度较低,有利于保障安全阀的可靠运行.当增压气体水平进入气枕时,扩散器直径变大,贮箱顶端高温区范围相应扩大.      

Transient simulation of a differential piston warm gas self-pressurization system for liquid attitude and divert propulsion system

In order to obtain the dynamic characteristics of a differential piston warm gas selfpressurization system for liquid attitude and divert propulsion system, a transient model is developed using the modular modeling method. The system includes the solid start cartridge,pressure-amplified tank with liquid monopropellant, liquid regulator, gas generator, and pipes.The one-dimensional finite-element state-variable model is applied to the pipes and the lumped parameter method is adopted for the other modules. The variations of the system operation parameters over time during the startup, steady-state, and pulsing operational processes are obtained from the transient model, and the characteristics of starting time changing with different system parameters are also analyzed. It is shown that the system startup process can be divided into three distinct processes. The starting time monotonically changes with variations of the liquid regulator parameters, first decreasing and then increasing with the mass change of the solid propellant charge of the start cartridge, initial gas cavity volume of the pressure amplified tank and initial gas cushion of the propellant tank. The starting time can be reduced to less than 1.0 s(0.68–0.75 s for the current system). For meeting the deviation requirements of ±10% of the steady-state propellant tank pressure, the positive deviation requirement is assured by the self-locking pressure and the negative deviation can be assured within an allowable maximum propellant tank volume flowrate(1.6 times the design value for the proposed system) for downstream thrusters for a designed system. The results from the simulation are useful as a guide for further system design and testing.     

飞机机翼结构质量分配方法研究

提出了一种机翼结构质量分配方法 ,能根据飞机总体设计参数 ,把机翼结构质量分配到承弯结构、承剪结构、分布气动载荷所需结构、起落架安装影响结构、外挂物安装影响结构、油箱安装影响结构、前缘结构、后缘结构、襟翼结构、副翼结构、机翼机身接头及其他杂项元件结构 ,共分为 12个功能结构部分。首先建立了飞机总体设计阶段机翼结构质量分配的分析模型 ;然后根据现有飞机机翼的质量和飞机总体几何参数 ,用参数优化方法确定了该分析模型中的结构修正系数 ;从而得到一个机翼结构质量分配模型。用 8架飞机的机翼所完成的算例证明了该方法的有效性和合理性。     

机翼重量分配方法在轻型飞机中的应用

针对目前飞机初始设计阶段的机翼重量估算公式变量较多,条件限制因素较复杂的情况,提出了一种按照机翼重量分配来估算重量的方法。把机翼重量分配到：承弯结构、承剪结构、分布气动载荷结构、起落架影响结构、前后缘结构、襟副翼机构,燃油影响结构、以及其它附属结构。此方法已经在大型飞机的机翼重量估算上取得了良好的效果。通过与一系列常用机翼重量估算公式的对比分析,并且利用已知的10种轻型飞机完成了算例,结果证明此方法有很强的适应性。     

液体火箭发动机试验台贮箱增压系统数值仿真

在不考虑传热传质的情况下建立了一种简化的贮箱模型, 并采用液体火箭发动机试验台气路系统通用模块化建模与仿真软件对容腔放气过程和某试验台贮箱增压系统在发动机点火工作段的增压过程进行了仿真, 计算结果与分析解和试验结果获得了较好的一致, 验证了软件的有效性和通用性.对两个系统的建模过程表明软件所采用的模块化建模与仿真方法适用于对复杂管网的建模, 在液体火箭发动机系统仿真上具有较好的应用前景.对贮箱增压系统的仿真表明, 合理设计PID控制参数并根据经验预置与额定流量相近的调节阀初始开度, 对于提高增压系统起动过程的平稳性有利.      

民用飞机多舱油箱内惰性气体分布的研究

针对某种通风方式,对1／6比例的波音747中心翼油箱内的气流分布进行了可视化实验,得到了该油箱内气流分布的详细信息。建立三维数值模型,对不同Re数下的多舱气流分布进行了计算,经与实验结果对比显示二者吻合较好。通过数值模拟得到了各舱的流量分配系数,采用微元段的计算方法得到了各舱氧浓度的分布。对3种不同通风方式下的惰化效果进行了对比研究,提出“最不利舱氧浓度”的概念,认为对多舱油箱进行惰化系统的设计时,这一因素不容忽略。该研究可为多舱油箱惰化工程设计提供相应的支持,为通风系统的优化提供理论依据。     

基于氦质谱检漏仪的飞机机翼整体油箱检漏技术

介绍了氦质谱检漏的原理,基于氦质谱检漏技术,提出面向机翼整体油箱的检漏方案,包括粗漏检测方法和细漏检测方法,在此基础上,开展氦气-航空煤油泄漏对比试验,确定了能够应用于生产的初步标准。     

无人机油箱地面洗涤惰化性能

提出了无人机油箱地面洗涤惰化技术理论和方法,利用CFD方法研究了采用地面洗涤惰化技术降低油箱气相空间氧体积分数并使无人机油箱在地面和飞行条件下仍然保持惰化状态的可行性.利用vol-ume of fluid(VOF)两相流模型和自定义传质方程计算了不同油箱初始氧体积分数和载油率下气相空间氧体积分数的变化情况,结果表明:在...