RTM工艺数值模拟技术研究进展

阐述了几种RTM工艺树脂浸润过程的模拟模型，同时介绍了数值模拟方法和数值模拟软件用于RTM工艺研究的进展和应用情况。     

一种含柔性轴的超声电机定位特性研究

为了进一步提高超声电机的定位精度,满足航空航天驱动机构对高定位精度的迫切需求,采用柔性轴提高超声电机运行稳定性,并基于电机瞬态响应特性,实现超声电机的高精度定位性能.超声电机具有响应快的特点,具有实现高定位精度的可能,但由于其步进特性不清晰,运行波动较大,其潜力尚未被完全挖掘.针对该问题,首先探索超声电机的步进特性,得到不同负载下电机的步进规律,然后采用连续模式和步进模式相结合的控制策略,实现了超声电机的高精度定位特性.研究结果表明：采用柔性轴后,电机步进波动大幅降低,电机定位精度可达0.48″,所需的定位时间小于1.34 s.     

航空发动机滑片泵数值模拟

利用计算流体力学软件Star-cd二次开发功能模拟了某一航空发动机滑片泵的内部流场,分析了计算中是否引入空化模型对计算结果的影响,以及滑片泵定子和滑片间隙大小对滑片泵性能的影响,预测了不同工况下,滑片泵内出现空化的位置和区域大小.计算结果表明:由于滑片泵叶片转动,从而引起空化区域范围的缩小和增大,泵油量也相应地增加和减小,使得滑片泵进口瞬时流量较为平稳,而出口瞬时流量有较大的脉动,进、出口周期平均流量与计算总平均流量的误差小于1.5%,计算总平均流量与该滑片泵样件的台架实验测试结果之间的误差小于3%;滑片泵转子叶片与定子壁面间隙增大,泄漏量增加,滑片泵的平均流量减小;间隙为0.07mm的滑片泵计算总平均流量相对于间隙为0.02mm的计算总平均流量减小3.1%.从计算结果可以推断,滑片泵的进口流道应与吸油腔正对,可以减少进口流道内空化区域和流动阻力.      

空气节流对超燃燃烧室火焰稳定影响的数值研究

空气节流通过在流场中产生激波串,有效地辅助燃料实现稳定燃烧。非定常数值模拟研究了空气节流对超燃燃烧室燃料稳定燃烧的影响,分析了节流实现燃料稳定燃烧的机理。结果表明:在燃烧室入口马赫数2、静温548.8K、静压0.1MPa,乙烯燃料当量比为0.5,先锋氢辅助点火的条件下,距离发动机入口845mm处,30%入口空气流量的节流流量有效地实现了燃料的稳定燃烧,激波串是实现燃料稳定燃烧的根本原因,节流参数对节流效果有着较大的影响。     

基于扩展单故障策略的多故障诊断算法

目前存在的测试性分析和故障诊断工具基本都是基于单故障假设,这一假设已经不适用于拥有很多元器件的复杂系统或者在运行过程中很少或不具备维修机会的系统。针对这一问题,研究了有效的基于扩展单故障策略的多故障序贯测试算法。该算法以最优单故障策略为基础,通过应用附加测试来隔离隐藏故障;通过更新故障状态集,重新调用单故障策略来隔离冒充故障。以某型机载电子设备为例给出实例分析,验证了该算法隔离隐藏故障和冒充故障的有效性。     

水陆两栖飞机静力试验优化机翼变形的载荷配平

水陆两栖飞机全机静力试验的浮筒着水工况试验中,在试验允许的常规载荷配平方案下,压向大量级水载荷作用于浮筒结构引起机翼较大变形,影响试验精度,因此进行以减少机翼变形为目标的载荷配平研究。将机翼近似为悬臂梁结构,在构建的机翼力学模型基础上应用Green函数建立机翼的挠度曲线方程。首次以考核区域边界肋的挠度和转角为优化目标并建立多目标函数,通过层次分析法和极差变换标准化处理方法将其转化为单目标函数后,采用引入交叉和变异因子的改进蚁群算法进行载荷配平方案优化运算。有限元分析及试验结果显示,优化得到的载荷配平方案可以显著地减少机翼变形,配平载荷不影响考核区域的真实变形,证明了该优化方案的正确性和可行性。     

基于激光高速通信信号的精密测量方法与性能分析

随着天基定位、导航、授时（Position,Navigation and Time,PNT）系统和天地一体化信息网络的建设,利用星间链路实现高速通信和高精度测量,构建天基信息网络和维持天基时空基准,对星间链路的发展提出了更高的要求。激光波束窄,方向性好,抗干扰能力强,可以实现更高的信息传输和更高的测量分辨率。通过激光星间链路的通信测量一体化设计,实现通信与测量功能的高度融合,共用相同的物理信道和信号设计,将会极大地提升系统性能,降低系统复杂性,从而实现载荷的小型化设计,这已成为星间链路的发展趋势。针对通信与测距一体化的需求,文章设计了基于高速通信信号的激光测量通信一体化方案,并对测量性能进行了理论分析;采用激光测量验证系统,对理论分析进行了验证。实验表明,在1Gbit/s的通信速率下,星间测量精度优于1mm,相比于目前微波星间链路测量,精度提升了30倍。     

单晶叶片基体表面微裂纹成因分析

单晶高温合金是制造先进航空发动机涡轮叶片的主要材料,其优异性能主要来源于消除了与主应力轴垂直的晶界,而单晶材料中如果出现再结晶会显著降低其高温力学性能。为探究发动机单晶涡轮导向叶片试验后在叶身前缘下缘板R区产生裂纹的原因,利用视频显微镜、金相显微镜和扫描电镜等手段对裂纹截面组织进行宏、微观分析,明确了R区的宏观裂纹为抗氧化涂层裂纹,宏观裂纹附近的叶片基体存在由于叶片表面胞状再结晶晶界开裂所引起的微裂纹。结果表明：单晶叶片表面产生胞状再结晶主要与叶片抛光、吹砂等修整过程中引入的塑性变形及后续的钎焊工艺有关;抗氧化涂层的开裂促进了胞状晶晶界的开裂;通过对导向叶片的多个截面组织进行对比分析,发现高温能够加速胞状再结晶的晶界开裂。     

航空发动机1 次表面换热器流动换热性能分析

为了研究航空发动机1次表面换热器流动换热性能,基于传热单元数法并结合其结构特性,建立了换热器热力学设计方法并对经典热力学公式进行了对比分析。同时针对适用于航空发动机的4种不同结构形式1次表面换热器(直通道逆流型和1 5°,30°及45°叉流型),在真实工况下的流动换热特性开展了数值模拟研究。通过对比不同结构换热器在不同工况下的流动换热特点,可以为一次表面换热器芯体核心部件的优化设计提供设计依据和方法。基于数值计算结果,对比分析了不同交错角度θ对换热器的换热性能与流动特性的影响。结果表明:对于直通道逆流换热器,整个换热器内部温度有规律均匀分布;对于叉流换热器,由于波纹板片呈一定角度交替放置,内部流动复杂,局部存在明显的涡流强化换热,气体流动通道内的速度、温度分布极不均匀。随着交错角度的不断增大,叉流换热器的换热性能不断增强,但其冷热两侧压降也大幅增大。     

复合材料界面对其断裂过程影响的有限元研究

采用了有限元方法研究了裂纹在陶瓷基复合材料中扩展和偏转过程,探讨了界面对陶瓷基复合材料失效模式的影响.采用的界面模型考虑界面的分离势和基体与纤维间的摩擦.结果表明,在界面结合强度一定的条件下,随着基体弹性模量的不断增大,材料的断裂功也随之增大,材料的韧性和抗热震性能也就随之提高.