翼身融合布局民机非圆截面机身结构设计研究综述

翼身融合布局飞机具有大升阻比、低阻力、低噪声等优点,是未来民机最具潜力的发展方向之一;但由于特殊布局所采用的非圆截面增压机身,给翼身融合布局民机结构设计带来了巨大挑战。为了降低非圆截面机身承受增压载荷时产生的高弯曲应力、提高机身结构稳定性及承载效率,翼身融合民机机身结构设计先后经历了圆柱组合式多舱室机身、双蒙皮多舱室机身、带加强支撑的盒式机身、基于拉挤杆缝合高效一体化结构（Pultruded Rod Stitched Efficient Unitized Structure,PRSEUS）的盒式中央机体等发展阶段,其中最具承载优势和可实现性的是由美国国家航空航天局NASA和波音公司共同提出的基于PRSEUS盒式中央机体结构设计方案。PRSEUS结构不仅充分利用了复合材料一体化缝合、整体共固化、低成本等制造优势,而且具有抗拉伸/压缩、多路径止损/止裂、刚度和稳定性裕度大、承载效率高、易金属修补等优异的力学特性,已被拓展应用到了翼身融合民机机翼等结构设计中。本文以非圆截面机身结构设计为重点,回顾了翼身融合民机结构设计发展历程;从整机身结构、关键部件结构、整机优化设计等方面详细阐述了翼身融合民机结构设计的研究进展与发展现状,基于国外相关技术研究发展趋势,提出了中国翼身融合民机机身结构设计研究未来需要重点关注的方向。     

大型民机巡航构型前缘缝翼气动载荷设计

针对大型民用客机研制与适航取证中的巡航构型前缘缝翼气动载荷计算问题,根据某型民用客机飞行试验增升装置试飞实测的压力分布,并对比分析了风洞试验压力分布,采用CFD进行定性分析后,提出了更为准确合理的巡航构型缝翼气动载荷设计方法。在原有的外表面压力分布基础上,内表面压力不再赋零处理,补充内表面压力分布作为载荷计算的输入,并考虑密封性系数的影响,由此得到的缝翼载荷与试飞实测基本一致,验证了缝翼载荷设计方法的合理性和可靠性。所提方法已在工程中得到验证和应用。     

特殊布局高亚声速层流无人验证机基本翼气动力协调设计

高亚声速层流无人验证机首创性地采用内侧等直试验段与外侧后掠基本翼相结合的特殊气动布局形式,基本翼与试验段在整体飞行特性层面的协调匹配及基本翼自身的高低速特性协调匹配是气动力设计的出发点。根据典型飞行试验任务对高速巡航效率和低速失速特性的设计需求,针对性剖析了高低速气动特性的主控因素与设计原理。结合全速势-附面层修正方法设计、数值模拟校核的思路开展了兼顾巡航点激波/环量特性及低速分离顺序的基本翼气动力协调设计研究,形成了工程适用的设计方案。数值模拟和风洞试验综合评估结果表明：设计方案实现了大尺寸翼吊短舱影响下的巡航点无激波压力分布稳健性设计,在高亚声速验证工况气动特性良好的前提下,有效保证了低速临界迎角状态翼面分离梯次合理、升力/力矩可用,实现了基本翼与飞行试验验证需求及高低速气动特性的双重协调匹配。     

带边条翼的翼身组合体摇滚运动试验

针对大迎角下非指令运动问题,通过自由摇滚、测力测压和粒子图像测速(PIV)等风洞试验,研究了带边条翼的翼身组合体的摇滚运动特性,得到了摇滚运动的俯仰角分区特性,揭示了摇滚运动的主控流动,讨论了形成摇滚运动的触发、偏离和维持机制。结果表明：带边条翼的翼身组合体在大迎角下会出现机翼摇滚运动;摇滚运动按照俯仰角可分为3个区域;固定点运动一区(俯仰角5°～35°),极限环摇滚区(俯仰角37.5°～50°),固定点运动二区(俯仰角55°～70°);极限环摇滚区又可分为机身非对称涡不主控区(俯仰角37.5°～45°)和部分主控区(俯仰角47.5°～50°);分析俯仰角为40°和50°的摇滚运动的流动机理发现,边条涡或融合边条涡尾流在零滚转角和非零滚转角下的演化规律分别构成了摇滚运动的触发和偏离机制,其在摇滚运动中的迟滞特性构成了摇滚运动的维持机制。     

后掠翼身交接区流动结构及参数影响研究

在水槽中利用激光片光源及荧光素钠染色液显示方法,研究了圆柱、机翼与平板交接区及后掠圆柱、后掠机翼交迎角情况下的干扰流场结构、特性及参数影响规律。结果表明,除Ｒｅ数之外模型迎角、后掠角等参数对干扰区马蹄涡也不同于卡门涡的是稳定发展的三维旋涡系即背涡。讨论了干扰背涡产生的机制及其与马蹄涡的相互关系。     

基于虚拟标定试验的翼身交点载荷方程研究

本文重点研究了基于虚拟标定试验的翼身交点载荷方程及应用情况。通过建立虚拟标定试验样机,布置虚拟应变电桥,进行虚拟标定试验,得到翼身交点虚拟标定载荷方程。利用某型飞机地面简易标定试验结果,对虚拟标定载荷方程进行修正,获得该型飞机单机翼身交点载荷方程,并利用地面试验数据进行校验。由此方法获得的单机翼身交点载荷方程可用于单机载荷历程监控,并为结构故障预测与健康管理（SPHM）寿命预测提供满足精度要求的载荷输入条件。     

一种新型三维仿生扑翼机构设计与分析

以昆虫翅膀运动机理为基础,提出了一种复合3种运动的仿生扑翼新机构。由于能使翼尖按8字形或香蕉形运动及机翼扭转,同时可保证两翼的运动对称,使扑翼运动更符合昆虫运动形态。为了实现生物运动轨迹,建立了机构参数的优化模型,并据此设计了扑翼微型飞行器样机,其扑动规律能更逼真地模拟昆虫翼的扑动形态,为新型微型飞行器的设计提供样机。     

可展开航天器的充气系统分析

1引言□□充气结构的应用极其广泛,包括数据接收和传输天线、太阳防护罩、散热器、聚光器、太阳电池翼、太阳帆、充气机翼、航天器着陆系统、行星探测器充气轮胎,甚至居住舱等。充气航天器的结构形式也是多种多样,从几厘米大的微型飞行器到几千米尺寸的太阳帆或者太阳电池翼。在很多情形下,充气结构是唯一可行的选择,因为这种结构有其特有的优势,它的质量轻、折叠体积小、价格低廉、展开可靠性高,这是其他结构所无法望其项背的。2充气结构的分类按照工作方式,充气结构一般可以分为以下3类:持续充气(CI)结构,充气刚性化(RI)结构和一次性充…     

凤凰号在火星极区着陆

在经历了6.8×108km航行之后,美国东部时间2008年5月25日19:53,美国凤凰号(Phoenix)火星探测器在火星北极成功着陆,着陆地点设在纬度同地球格陵兰或阿拉斯加洲北部相当的广阔浅谷.成功着陆后,质量350kg的凤凰号在原地等候了15min,等着陆时掀起的尘埃落定后,展开了太阳电池翼,并于2h后传回第1批图片,其中1张显示探测器1条"腿"站立在火星表面,另1张显示太阳电池翼已经展开,以及几张火星北极表面的清晰图片.5月27日,传回了它记录的第1份火星天气报告.     

扑翼飞行高升力机制仿真及对比分析

扑翼飞行生物因其高效的飞行方式和灵活的机动性能,受到越来越多学者的关注和研究.针对扑翼飞行生物如何利用非定常空气力学,通过拍动翅膀实现高升力达到与自身重力平衡的问题,系统分析了扑翼飞行生物高升力机制,对每种高升力机制在扑翼飞行器样机上的应用进行了总结,并建立了高升力机制翼面拍动的运动学模型,对比分析了三种高升力机制的特...