飞翼式客机机翼气动/结构综合优化方法研究

针对目前在飞翼客机机翼优化过程中对气动弹性效应考虑不充分、气动/结构耦合不充分的问题,分别对飞翼客机机翼的CFD（Computational Fluid Dynamics,简称CFD）气动模型、平板气动模型和三维板杆模型进行参数化建模,开展了针对飞翼布局客机机翼的气动/结构综合优化设计的研究,搭建了一套基于Kriging模型的前瞻性设计方法,获得了机翼最优的气动外形和结构构型,在有效降低机翼结构重量的同时,显著地减少了气动阻力。在满足精度及效率的前提下,气动子学科选用亚声速偶极子格网法以及基于Euler方程的CFD方法,结构子学科选用有限元分析方法,优化算法采用遗传算法。     

复合材料结构的优化设计

本文提出复合材料结构优化设计的一种新的多级优化设计方法。在系统级优化中用优化准则法得到满足约束要求的最优复合材料迭层板厚度。在元件级优化中用线性规划技术使结构应变能最大,得到最优分层厚度,进一步减轻结构重量。 本文给出算例研究复合材料悬臂盒式梁和翼面结构,在给定外载作用下满足强度要求和挠曲变形规律要求时的优化设计。计算结果表明,本方法计算简便,收敛迅速,具有较高的效率易于工程应用。     

文献“Environmental Testing for Launch and Space Vehicles”[1]点评

作者根据多年的实践经验,对该文献中重要部分进行了点评,指出:空间系统的结构设计要"严格"按照环境设计来进行考核,而环境试验的目的除了筛选工艺质量之外,更重要的是验证设计载荷是否合理.文章还分别对声、振动和冲击试验中的关键步骤和内容进行了解析和说明.     

点火增压过程中体积模量对药柱结构分析的影响

根据点火过程中压强-时间和压强-体积模量变化规律,得出了药柱体积模量随时间的变化规律。应用该规律分别进行药柱弹性和粘弹性分析,得出了泊松比变化情况,并与体积模量为常数的分析结果对比;进一步应用弹性有限元分析整个点火过程中圆管药柱内孔周向应变变化情况,探讨了点火过程中体积模量对药柱结构分析的影响。分析表明,压强对拉伸模量影响不大,体积模量增大相当于泊松比增大,粘弹性剪切松弛模量可由近似公式求得,对药柱进行点火过程弹性或粘弹性分析时,应考虑体积模量随压强变化的影响。     

Collision Probabilities for Keplerian Orbits

We present a new derivation of the probability of collisions between spherical satellites occupying Keplerian orbits. The equations follow from the central concept of the instantaneous collision rate, an expression that describes the occurrence of collisions by using a Dirac -function. The derivation proceeds by showing how this instantaneous collision rate can be averaged over orbital mean anomaly angles and, additionally, over orbital precession angles to generate expressions appropriate for intermediate and long time scales. Collision rates averaged over mean anomalies tend to be non-zero during relatively brief collision seasons, when the peak collision probability may exceed the long-term average by several orders of magnitude. Derived precession-angle averages have a functional form similar but not identical to the collision probability expression derived using the spatial density approach of Kessler (Icarus, 48: 39–48, 1981), and the two methods have been found to yield numerical results to within 1% for all cases examined.     

基于CFD/CSD紧耦合的旋翼翼型气弹分析

采用CFD/CSD（计算流体力学/计算结构力学）紧耦合的方法,以Fluent软件作为主控平台,通过UDF（用户自定义函数）及I/O（输入/输出）文件读写的方式实现结构响应和气动载荷的数据交换,耦合求解了旋翼桨叶剖面的气动力和振动响应.在此基础上研究旋翼桨叶剖面在变距、沉降（挥舞）和周期交变来流条件下的气动特性和振动响应特性.结果表明:桨叶剖面在轻失速情况下,气动载荷周期性比较好,表现出光滑的迟滞环曲线,结构沉降响应也表现出光滑的周期性现象,扭转响应出现局部轻微振荡.深失速情况下,气动载荷及结构响应都表现出强烈的非线性振荡,高频成分较为明显.      

涡轮盘概率风险的评估方法

针对CCAR33.70条款对涡轮盘开展概率风险评估的要求,研究了响应面法在定义重点采样区间以及计算裂纹扩展寿命中的应用,给出了在蒙特卡洛模拟过程中应用响应面法定义失效域,缩短样本方差、提高抽样效率的方法.分析结果表明应用重点采样法可以极大地提高抽样效率.采用重点采样法获得的失效样本数与总样本数的比例高达94%,远大于传统的直接抽样法获得的失效样本数与总样本数的比例（仅为33%）.该方法可以在保证分析精度的条件下减少样本的数量.另外,应用响应面法拟合寿命近似方程,可以极大地缩减裂纹扩展寿命的计算时间:利用寿命近似方程开展104次随机抽样所花费的时间仅有2min,远低于应用传统寿命计算方法所花费的时间（288 min）.通过对寿命近似方程的寿命计算误差分析可以看出:最大计算误差仅有1.0%,计算结果与传统裂纹扩展寿命模型的计算结果吻合度高.该研究成果可以提高涡轮盘概率风险评估的效率.      

大型民用飞机货舱哈龙替代品抑制及灭火系统研究

基于美国联邦航空局休斯研究中心环保型飞机货舱哈龙替代品抑制及灭火的研究,阐释了飞机货舱哈龙替代品抑制及灭火系统最低性能标准,总结了氮气、气溶胶、细水雾等三种机载灭火系统最新研究成果,剖析了大型民用飞机货舱哈龙替代品抑制及灭火系统的最新发展趋势,分析了三种哈龙替代品抑制及灭火系统用于飞机货舱的可行性,旨在为我国大型民用飞机货舱哈龙替代品抑制及灭火系统研究提供工程技术参考。     

民用飞机最小风险炸弹位置适航符合性验证方法研究

民用飞机最小风险炸弹位置(LRBL)是航空运营面对炸弹爆炸恐怖袭击的最后一道安全屏障,对民用飞机的安全性有重要意义。针对国内民用飞机LRBL工作缺乏适航符合性验证方法研究的现状,以AC25.795 6为指导,以满足FAR 25.795(c)(1)中有关LRBL的适航要求为目标,首次对LRBL的适航符合性验证方法进行研究;通过该工作,一方面明确了LRBL周围设备的系统安全性适航符合性验证方法,增强LRBL相关系统安全性分析工作在型号设计中的可操作性;另一方面,通过开展爆炸物在LRBL发生爆炸对飞机结构的安全性影响分析,得出了LRBL周围结构设计的适航符合性验证方法。该研究建立了面向FAR25.795(c)(1)的LRBL适航符合性验证体系,为提高产品的安全性和适航性提供了更为详实、可操作的设计方法。