人－机－环境系统工程中计算机的仿真与应用

论述了计算机仿真技术在航空航天人－机－环境系统中的发展方向和应用,包括人体生理系统的建模与仿真、座舱环境参数的数学模拟以及驾驶员工作域的计算机图形显示。     

孔边应力单元与层合板孔边应力精化分析方法研究

构造了一个满足孔边应力边界条件、层间应力连续条件以及层合板表面应力边界条件的孔边应力单元。并在位移型有限元计算所得位移基础上,提出了一个精确分析孔边应力的有限元方法。首先,运用莫雷阿(G.Morera)应力函数理沦,构造了柱坐标中满足平衡条件的三维应力场的一般表达式,并使之满足前述应力条件。然后,采用上述表达式并利用修正余能原理与拉格朗日乘子法,建立了由已知节点位移分析层合板孔边应力的基本方程。算例表明,所得计算结果与相应解析解或实验结果相符。     

飞机驾驶员视觉信息流系统工效综合评定研究

通过对驾驶员的视域、视觉信息流向、视觉信息获取工效的影响因素、视觉信息流工效的测定与评估方法的研究,建立了一套视觉信息流工效综合评估系统研究体系.研究的初步结果主要有:飞机驾驶员视域在水平面中存在最佳、较好、极限工效区,并且振动、反射眩光、噪声、显示字符的形状/颜色特征/对比度/显示方式等是影响信息获取工效的主要因素;飞机信息显示区域必须限于驾驶员视域,其显示布局及显示方式应符合视觉工效学设计原则.      

座舱瞬态热载荷的计算与仿真

以我国新一代战斗机的研制为背景,提出了高精度的飞机座舱瞬态热载荷的计算与仿真方法.与传统的计算方法相比,通过联解传导-辐射-对流耦合的控制方程以求出蒙皮温度、座舱各壁面温度,同时考虑了透过舱盖、风挡等透明体的太阳辐射对舱内驾驶员、座椅及仪表盘这类内表面温度和舱内空气温度的影响.通过将座舱内外壁面和舱内空气作为一体联解方程组后,结合某飞行剖面求解了飞机座舱实时瞬态热载荷,并比较了采用本方法与传统方法对计算精度的影响.      

新型供氧面罩分型分号及选配方案研究

为设计新型高性能航空供氧面罩,对影响面罩气密性和舒适性的因素进行了分析,指出了面罩的分型分号及选配方法是最为重要要的影响因素之一,并根据我国歼(强)击机飞行员的面部特征及飞行员使用面罩的意见,讨论了面罩的分型分号所应遵循的人机工程学原则,提出了新型高性能供氧面罩型、号划分及选配(适体性)的新方案,可供新型供氧面罩的设计选用.      

固定床及流化床中橡胶颗粒气固传热的研究

从分析固定床中的径向导热系数出发,对各参数对径向导热系数的影响进行了深入的分析.结果表明,为降低橡胶颗粒低导热率对气固传热性能的不利影响,必须运用固定床的后一个发展阶段即流化床来完成气固间的换热过程.对传热关系式的分析表明,振动流化床中气固传热受振动强度的影响更大.同普通流化床相比,在达到相同的传热效果的情况下,振动流化床可以较大幅度地降低气流的速度,具有节能的效果.     

非平行直纹面的电解磨削

为解决整体叶轮扭曲叶片型面的精加工难题,本文进行了五轴联动数控展成电解磨削的基础研究.在分析平行直纹展成电解磨削整体叶轮扭曲叶片的过切误差、得到过切误差计算公式的基础上,提出用圆锥磨轮和组合式五轴联动数控方案来消除过切误差的方法.文中还介绍了数控展成电解磨床的结构与运动、经济型多轴数控系统及其联动控制方法,并建立了电解磨削非平行直纹展成曲面的数学模型,开发了五轴联动数控展成电解磨削自动数控编程系统,对航空发动机整体叶轮的叶片型面进行电解磨削.结果表明,加工效率比手工修磨、抛光提高了12倍以上.     

高压除水环境控制系统的解耦控制

高压除水环境控制系统是典型的多输入多输出(MIMO)复杂控制系统,各个变量之间存在很强的耦合关系.试飞证明,采用传统的PID控制方法不能很好的解决电子设备和座舱的冷却问题,最明显的就是电子设备舱的冷却效果不佳.因此,对现有的飞机环境控制系统(ECS)必须加以改进.通过仿真表明,采用输出反馈、静态解耦控制后的环境控制系统能够满足系统设计要求.     

填充泡沫镍对固液相变过程的影响

为了改善固液相变蓄能装置的空穴分布及传热性能,在理论研究基础上设计制造了填充泡沫镍的固液相变蓄热容器,与未填充泡沫镍的蓄热容器一同进行了相变蓄热实验,利用铂电阻(Pt100)和数据采集模块(ADAM-4000)测得了各蓄热容器的温度变化数据,实验后对各容器进行了CT(Computed Tomography)扫描,得到了容器内部的空穴分布图像.通过对比研究两种容器的温度变化和空穴分布,证明了填充泡沫镍能够有效改善固液相变过程中的空穴分布和传热性能,研究结论对于固液相变蓄热技术的应用具有一定指导意义.     

飞机环境控制系统的最小熵增分析

一种应用于飞机环境控制系统优化设计的新方法,以热力学第二定律为基础,运用熵增原理进行系统综合优化设计,分析了主要组成部件(热交换器和涡轮冷却器)以及座舱温度舒适性要求指标对系统熵增的影响.以某型飞机环境控制系统为例,通过数学建模和计算机仿真,获得了不同结构参数下,系统运行在最小熵增状态时的引气与供气参数优化匹配结果.研究表明,提出的最小熵增分析方法对未来复杂飞机环境控制系统的综合设计具有重要的指导意义.