基于Plant Simulation的航空复合材料生产线工艺布局仿真建模及评估

研究航空复合材料生产线工艺布局仿真评估技术,建立复合材料工艺流程及生产线布局的数字化模型。以航空复合材料数字化生产线实际项目为依托,完成复合材料生产线工艺布局仿真建模和模拟试验。通过仿真技术量化分析、论证复合材料生产线的工艺布局方案,从而指导复合材料生产线的规划设计及运营。     

柔性基体TWF复合材料弹性性能研究

利用碳纤维三向编织物（Triaxial Woven Fabric TWF）作为增强材料，与合适的柔性基体材料（例如硅橡胶）复合，制成兼具一定柔性和刚性的碳纤维三向编织物复合材料壳膜结构，作为可折叠展开的卫星天线反射器，是一种新型的高精度可展开天线实现方案。文章对采用硅橡胶的TWF复合材料进行了弹性性能的研究。采用细观方法，通过研究纤维和基体之间的相互作用，确定复合材料宏观力学性质与组份材料特性及细观结构之间的定量联系，对表征编织复合材料结构特性的三维单胞进行了均匀化有限元分析，最终将得到整个复合材料的弹性模量。首先，考虑纤维束交织情况（起伏波动）对单胞进行了精细几何建模，通过混合规则得到纤维束的材料特性；接下来，对单胞进行了有限元的分析，施加周期性边界条件，应用均匀化的方法通过6个独立加载分析得到体积平均应力、应变，从而得到刚度矩阵，最终获得工程常数。目前国内外对于柔性基体TWF复合材料的研究较少，对该材料弹性性能的研究，为今后该材料性能的进一步深入研究打下了坚实基础。     

低空风切变系统建模及其对直升机飞行安全威胁定性分析

系统地建立了含湍流的三维低空风切变模型，并综合分析了其对直升机飞行安全的威胁。建立了微下击暴流风场及大气湍流场组合的风切变模型，在不增加计算量的前提下，选取特征点发展直升机飞行动力学模型，有效捕捉了风切变的切变特性，提高了在风场中的动态响应计算精度。模型配备姿态保持功能的控制增稳系统已符合一般直升机的飞行状态，并改善机体响应。根据风速分布的特点，选取不同飞行速度、不同风场位置进行飞行仿真，定性地对比分析状态量变化与风场对应关系，并且以垂向通道为例，从动力学角度分析验证了响应的理论计算表达式。结果表明：湍流主要导致高频姿态角响应，风切变对飞行状态量变化占主导作用，且垂向风是引起威胁的主要因素，据此提出危险风场规避建议。     

2.5D机织浅交弯联复合材料数字单元建模分析

2.5D机织浅交弯联复合材料具有优良的力学性能及结构整体性，现已广泛应用于航空航天结构中，正确表征材料内部发生挤压或偏转变形的纤维结构形态是从微细观角度研究材料性能的关键。数字单元法是模拟材料内部纤维束形态的有效途径，但得到的纤维束形态依赖于选取的仿真参数。基于2.5D机织浅交弯联SiO2f/SiO2复合材料的Micro-CT观测，利用ABAQUS软件建立了材料的数字单元有限元模型，施加温度载荷及边界约束，模拟织物变形过程，并且提取织物变形后的数字单元特征信息，结合纤维束中心路经及横截面形状离散算法得到纤维束的结构形态。通过分析选取的单元类型、数字单元赋予的弹性性能、单元数、摩擦系数对模拟结果的影响，确定选取模拟参数的主要原则，得到了能反映该材料纱线变形特征的几何模型，并且与Micro-CT观测结果吻合。该方法具有普适性，可指导类似织物复合材料的数字单元建模。     

基于模型的航空电子系统体系化需求分析与仿真

借鉴体系工程思想及体系结构设计方法,结合航空武器装备需求论证实践,提出基于模型的航空电子系统体系化需求分析与仿真方法,以及体系架构模型协同仿真环境设计方案,能够有效支撑航空电子体系化需求论证和顶层设计,具有重要的理论价值和实践意义。     

涡轴发动机性能退化分析与诊断

利用燃气涡轮发动机数值仿真软件(GSP)建立涡轴发动机性能仿真模型,采用退化因子方法得出部件性能退化后发动机测量参数的变化,并以此分析部件性能退化对发动机性能的影响。针对发动机单个部件性能对整机性能的影响权值难以定量的问题,提出采用随机赋权值的极限学习机(ELM)算法诊断发动机部件性能退化。仿真结果表明,运用ELM算法进行涡轴发动机部件性能退化诊断的平均精度可达97.5%,速度也明显快于BP等传统神经网络。     

飞机电磁散射的理论建模

本文介绍了飞机电磁散射理论建模的历史发展。重点阐述了高频近似计算的研究方法和理论基础，对近１０年国外出同的新算潜和了评述，提出了飞机电磁散射理论建模的研究方向和今后任务。     

支持并行工程的航空发动机工作叶片建模系统

根据并行工程的要求及航空发动机工作叶片的研制特点,对叶片的结构特征进行了分析和提取,研制出一个既能用于初始设计阶段的快速建模又可进行详细设计的三维实体参数化特征建模系统。此系统以我国自行研制的基于STEP标准的机械产品集成开发平台“金银花(LONICERA)”为设计平台,在HP工作站上实现了对压气机和涡轮工作叶片的建模。通过模型由设计平台向分析平台(MSC/PATRAN/NASTRAN)的顺利传递,证明了此建模系统满足集成要求。