临界冰形确定方法及其对气动特性影响研究

临界冰形是指在适航规章结冰包线内,每个可用飞行构型下,对飞机操纵性和稳定性影响最严重的冰形,临界冰形分析是飞机适航取证中的重要工作。对临界冰形确定方法,及临界冰形对气动特性的影响进行了研究。发展了基于 CFD 方法计算临界冰形的一般方法,包括临界冰形分析状态、敏感性分析截面确定、结冰参数敏感性分析、临界结冰条件确定、临界冰形确定等。流场计算采用中航工业空气动力研究院气动力计算平台(UNSMB),基于 Jameson 中心格式的有限体积法求解 N-S 方程;水滴撞击特性计算采用 Eulerian 方法求解水滴轨迹运动方程;结冰计算采用经典的 Messinger 热力学模型。选取 CRM 飞机为研究对象,以机翼外翼50%展长处为敏感性分析截面,在典型飞行条件下,分析了结冰对环境温度、水滴直径、飞行速度、飞行迎角等参数的敏感性。利用“几何外形敏感性分析方法”,即通过对比冰形的上下冰角角度和冰角厚度等冰形几何参数来确定最严重冰形,得到了CRM 飞机的临界结冰条件和临界冰形,其中敏感性分析截面在水滴直径为30μm 时上冰角厚度和下冰角厚度最大,冰角最大厚度约41 mm。计算了结冰后的气动性能衰减规律,临界冰形对飞机气动性能影响严重,导致升力降低6.7%~23.8%,阻力增加17%~70.9%。发展了45min 待机临界冰形确定方法,基于几何外形敏感性分析方法进行环境温度、水滴直径、飞行条件等各类参数的结冰敏感性分析,得到飞机的临界结冰条件和临界冰形,对于民用飞机设计和适航取证具有一定的工程应用价值。     

动态结冰微观孔隙结构定量分析

过冷水撞击低温基底结冰是典型的动态过程,易形成气泡孔隙,这一孔隙结构是决定动态结冰热/力学特性的根本因素。针对动态结冰微观孔隙结构定量研究的不足,以风洞结冰显微图像为对象,采用前期提出的变分分割模型,建立了结冰图像孔隙提取方法;基于孔隙提取结果,系统分析不同结冰条件下的孔隙形态、孔径分布等相关结构特征,提出了孔隙类球形、孔径分布连续的结论,并建立了孔隙孔径分布函数,推导了其概率密度函数。结果表明,变分图像分割方法作为孔隙提取的手段具有适用性和优越性,所提孔隙结构相关定量结果与试验数据具有较高的吻合度,基于此开展动态结冰微观结构定量研究是可行的。     

基于H∞算法的飞机机翼结冰气动参数辨识

针对国内大型飞机结冰防护需求,开展针对大型结冰研究样机的H_∞算法参数辨识结冰探测研究。首先通过参数调节选取一组合适的H_∞算法参数,利用考虑测量噪声的结冰研究样机飞行仿真数据验证H_∞算法的辨识能力,由结果对比发现辨识算法能够跟踪飞机气动导数随结冰累积过程的变化趋势,辨识精度较高,其最大归一化平方根（RMS）误差仅为真值的11%;分析了H_∞算法对81种不同结冰累积过程的辨识能力,通过结果分析发现结冰累积时间较长且结冰速度较慢的情况辨识效果较差,结冰累积时间在100~300 s之间辨识精度较高;最后利用蒙特卡罗仿真分析了不同测量噪声大小对H_∞算法辨识精度和跟踪延时的影响,给出了3个纵向气动导数在随机误差影响下的辨识误差和跟踪延时的统计结果,发现在给定噪声标准差变化范围内,升力和俯仰力矩关于迎角的导数能够得到较为准确的辨识结果,二者的归一化平方根误差均值仅为各自真值的1.8%和4%,其预报延时均值最大仅为3 s和9.5 s。     

基于移动终端的飞机装配现场工艺可视化系统

针对现代飞机数字化装配过程中装配现场工艺可视化程度低、信息管理方法实时性差等问题,提出了一种基于移动终端的飞机装配现场工艺可视化及信息管理方法.将仿真动画和三维数字化模型集成到移动终端系统,实现便携式工艺可视化,通过移动终端实现装配现场数据信息的实时发布与反馈,提高飞机装配现场信息管理的效率.     

飞机总装脉动生产线智能制造技术研究与应用

为促进我国飞机总装生产线智能化转型升级,探讨了总装脉动生产线中智能制造技术的研究与应用.首先,结合中航工业智能制造总架构,给出了总装脉动生产线智能制造发展的总体思路;然后,从信息采集、智能管控、智能物流、部件对接和线缆检测等方面,分析了智能制造关键技术的研究思路;最后,以某型飞机总装生产线建设为背景,介绍了智能制造技术的相关应用情况.     

机翼缘条喷丸强化变形模拟与参数优化

机翼缘条是连接飞机机翼与中央翼盒的重要结构件,其制造精度要求较高.喷丸强化后,该零件在啧丸残余应力的作用下会产生弯曲变形,需要通过优化不同位置的喷丸强化参数以减小弯曲变形量.首先,在喷丸强度的许可范围内进行了喷丸强化试验,并通过X衍射测量,建立喷丸参数与喷丸残余应力场间的函数关系;其次,设计Box-Behnken试验,通过等效喷丸变形模拟方法,得到了不同喷丸参数下机翼缘条的变形量,建立了缘条变形量与喷丸参数间的函数关系,根据Box-Behnken试验分析,结合工程条件得出了一组最优的喷丸强化参数;利用该组最优喷丸参数进行缘条的变形模拟和喷丸强化试验,发现喷丸变形的模拟与试验结果均较小,从而验证了缘条零件变形模拟和喷丸参数优化的有效性.     

非定常尾迹对涡轮叶片换热影响的数值模拟

通过引入非定常尾迹诱导过渡的时间平均间歇因子的概念,提出常规过渡的起始点位置和尾迹诱导过渡起始点位置的算法,实现了对非定常尾迹影响下涡轮叶片上时间平均换热的数值模拟。结果显示,无论在叶片吸力面还是压力面,计算与实验符合均很好。     

优势战斗机发动机最大状态控制规律的研究

对发动机最大状态进行了约束分析,提出了全范围性能寻优算法。通过改进设计点高压物理转速和节流比的配置,以及“冷超转”和“燃气储备利用”技术的采用,大大提高了发动机高空高速的推力特性。     

旅客机燃油质量分布特性计算方法研究

飞机燃油质量分布特性计算是一项复杂困难但又是十分重要的工作。本文采用将油箱分割成单元斜六面体的方法解决了油箱形状的描述问题,采用将燃油切片的方法解决燃油质量分布特性的计算问题。根据本文方法编制的计算程序,已成功地用于某旅客机改型的燃油质量分布特性计算中。     

并行工程环境下基于约束的叶盘结构建模与分析

在网络工作站的集成化软件平台ＵＧ上,利用复合特征建模技术对复杂零组件的实体造型能力及其特征与ＳＴＥＰ标准定义实体的对应关系,完成了支持并行工程的航空发动机整体叶盘建模系统。针对航发零组件设计跨多学科的特点,建造了约束管理系统,以约束网络和规则库形式协调多功能小组的活动,保证在建模阶段即可避免后续研制中的问题。实现了ＵＧ和分析平台ＰＡＴＲＡＮ的模型传递,并以某型涡扇的整体叶盘为实例,进行了有限元静强度及振动分析。这项工作为并行工程在航发产品中的应用提供了支持工具。