多学科设计优化方法在飞机设计中的应用研究

多学科设计优化(MDO)方法是提高飞机设计效率,得到最优设计方案的有效手段。在飞机设计过程中,需要确保飞机静安定裕度满足使用要求,因此需要充分考虑总体、气动等学科专业的耦合效应。针对这一问题,基于MDO软件Modelcenter构建飞机外形多学科优化协同设计流程,通过对某型飞机外形优化设计的实例分析,得到该机的最优外形修改方案,证明了MDO方法在飞机设计中应用的高效性。     

铌微合金化对1Cr21Ni5Ti屈服强度的影响

为了提高1Cr21Ni5Ti双相不锈钢的屈服强度,对其进行了铌微合金化,通过化学分析、金相观察、拉伸试验等,对微合金化前后的性能进行了对比研究。结果表明,经过Nb微合金化处理的1Cr21Ni5Ti屈服强度σ0.2显著提高,达到了技术条件的规定。     

超跨声速无导叶对转涡轮整流型动叶设计

为了探讨对转涡轮气动设计规律，采用常用于导叶的可控涡法设计对转涡轮上游整流动叶，并配合可控子午成型设计，用以控制对转涡轮内径向压力分布，并与传统涡轮进行了深入对比分析。该方法设计的5．25kg／s小流量模型对转涡轮效率为94．2％。三维数值模拟表明：对转涡轮取消导叶后，在设计自由度减小，参数受到制约条件下，整流动叶采用可控涡设计是调控对转涡轮流场积极有效措施之一。     

孔径分布对电化学CO2浓缩器空气电极性能的影响

空气电极是电化学二氧化碳浓缩器（EDc）的核心组件，其极化性能的改进有利于CO2的转移和EDC电池稳定性的提高。通过改变门FE含量和乙炔黑含量改进了电极结构，一个组装有Pt／C空气电极和Hg／HgO参比电极的燃料电池被用于研究Cs2CO3电解液中的O2／CO2反应。孔径分布与阴极极化性能之间关系的分析结果表明：伴随着300～500nm孔径的比孔体积增加，空气电极的极化性能提高。此外，实验结果还表明：空气电极中町FE含量以15％为宜，乙炔黑的最佳含量为15％～20％。     

酚醛树脂杂化磷酸盐基复合材料的研究

用酚醛树脂对磷酸盐进行了杂化，并用杂化基体制备了玻璃纤维增强的复合材料。考察了酚醛树脂加入量对复合材料的力学性能、吸水性和介电性能的影响。结果表明，酚醛树脂加入后。磷酸盐复合材料的力学性能明显提高，弯曲强度从50MPa提高到100MPa以上；吸水性显著下降，吸湿率从5．5％降低到1．5％左右；同时复合材料的介电性能亦有改善。     

PAEK/BMI共混体系分相机理及其层状体系相形态的初步研究

采用原子力显微镜研究了PAEK/双马来酰亚胺共混体系的分相机理和层状体系固化后的相形态结构.通过AFM可以清楚地观察到,PAEK含量较低时,分相机理是成核-增长机理(Nucleation and Growth mechanism,简称NG),形成典型的海岛分相结构;随着PAEK含量的增加,分相机理变成旋节线相分离机理(Spinodal Decomposition,简称SD),形成了典型的双连续结构,随着PAEK的含量进一步增大,形成典型的相反转结构,SEM观察证实了AFM观察的相分离机理.同时共混物的冲击强度在PAEK含量为20phr时出现了一个峰值,此时共混体系的冲击强度提高了近2倍.通过SEM研究PAEK/双马来酰亚胺层状体系,发现PAEK膜与BMI相互接触的区域,由于相互扩散出现了类似共混体系的相形态结构,其中由于BMI的扩散能力较PAEK较强,发现在PAEK相出现大量BMI颗粒,这种结构对于提高双马来酰亚胺树脂的韧性非常有利,通过研究PAEK/双马来酰亚胺共混体系的分相机理及其层状结构的相形态结构,从而为PAEK膜"离位"增韧BMI树脂基复合材料打下基础.     

三维机织复合材料的一个细观力学模型

根据三维机织复合材料中细观几何和变形的周期性,提出了一种反映细观周期约束条件的组合梁单元模型,该模型既考虑了纤维束的偏轴拉压效应,又考虑了纤维束的弯／剪耦合效应和纤维束之间的相互作用,可以描述纤维束和基体中的细观应力分布。针对一种典型的三维机织复合材料,研究了根据编织参数确定材料细观结构的方法,在此基础上选取材料中最小周期的一段纤维束作为分析胞元,用上述模型分析了面内拉伸荷载下胞元中各相材料的细观应力,进而得到材料平均的宏观模量。材料试验和二维细观有限元分析证明了本模型的可靠性。研究表明,三维机织复合材料中,纤维束拉、弯耦合效应引起的细观应力在应力分析中不可忽略。     

环氧TDE-90/双马来酰亚胺共混树脂基透波复合材料的研究

利用TDE-90环氧树脂与4501A双马来酰亚胺树脂共混体系，获得了适于缠绕成型和手糊成型的高性能树脂基体。通过对粘度曲线、凝胶特性曲线及DSC分析确定了成型工艺。共混树脂与TDE-85环氧树脂、4501A树脂的浇铸体及相应复合材料性能的比较，表明共混树脂具有较好的工艺性、较低的介电损耗；在155℃时，其强度、模量的保留率均高于TDE-85环氧树脂。共混复合材料适合于高温、高速机载雷达罩生产。     

分叉分析在飞机非线性动力学中的应用

深入研究现代飞机大迎角下的线性动力学特性是当今飞行力学的重要研究内容。综述了非线性动力学系统定性方法中分叉问题的基本概念、数值计算方法和相关软件，重点介绍了分叉分析方法在飞机开环、闭环非线性动力学特性分析和大迎角控制律综合以及分叉控制方面的应用。     

超跨音对转涡轮大转折角叶片的高次多项式解析造型研究

超跨音对转涡轮高气流转折角特点对叶片解析造型提出了苛刻要求,本文探讨高次多项式解析造型方法设计超跨音对转涡轮大转折角叶型。在保证表征叶片气动特性的主要特征参数,如栅距t、尾缘转折角δ和叶栅喉道宽度bth等不变的情况下,通过调整和优化选择叶型辅助参数,采取控制叶背与叶盆型线曲率大小和叶栅槽道收敛性的方法,达到控制燃气速度在超音速大转折角叶栅内流场合理分布及抑制激波的生成与强度的目的。数值模拟实例表明,高次多项式解析造型方法能快速、高效、可靠地设计出高性能的超音速大转折初始叶型。