战损飞机动力学特性分析及杀伤研究

现代战争中,防空武器性能不断提升,对飞机造成的威胁越来越大,确定飞机受到打击时的杀伤状态及杀伤等级成为飞机设计时需要考虑的重要问题。飞机被防空武器击中时,可能发生机翼脱离损伤,其质量、面积产生明显变化,将导致飞机的重心、气动特性的变化,严重危害飞机的稳定性。针对上述情况,以某型作战飞机为例,建立损伤情况下的飞机模型,综合分析机翼脱离损伤对飞机重量、重心和机翼面积带来的影响;建立损伤飞机的气动模型,计算损伤飞机气动特性的变化情况。基于这些变化,分析损伤对飞机动力学特性的影响,建立损伤状态下的动力学方程,计算损伤飞机的失控时间,依此确定飞机的杀伤等级。本文所做研究可用于在飞机设计过程中分析其杀伤状态及杀伤等级,为飞机设计时飞机杀伤的分析评估提供一种有效的解法。     

计入螺旋桨干扰的倾转机翼飞行器气动特性研究

倾转机翼飞行器不仅拥有直升机固有的垂直起降能力,还具备传统固定翼飞行器特有的高速巡航的特点,是目前军民用飞行器研究的热点之一。针对传统倾转机翼飞行器存在螺旋桨气动效率低、倾转机构复杂的问题,提出四发串列式倾转机翼垂直起降布局形式,对该布局飞行器进行总体设计,完成螺旋桨周围流场特性、螺旋桨间干扰特性、螺旋桨和机翼之间干扰特性的研究分析,并制作验证机进行验证。结果表明:该布局很好地解决了螺旋桨气动效率低、传动机构复杂的问题,具有较强的可实现性及实用性。     

翼面结构结点载荷转换分配方法的比较分析

在对飞机的翼面结构进行有限元分析时,如何将气动载荷有效地加载到有限元模型上至关重要。研究翼面结构中气动结点载荷向有限元结点载荷转换的三种分配方法:三点排、四点排、多点排,并使用这三种方法对翼面结构有限元模型进行分析计算。结果表明:三种方法均能满足总载荷相同、总压心相同,且满足载荷分配要求;多点排方法不仅能适用于极端条件下的载荷分配且算法实现简单、计算效率高、理论依据强,还能实现载荷加载点位置的自由选取,四点排、三点排依次次之。所得结论可为结构有限元计算的载荷前处理和拓扑优化中的载荷分配提供一定参考和借鉴。     

基于CAD二次开发的飞行器隐身性能计算方法

在飞行器同雷达对抗时的不同威胁情况下,分析了在雷达仰视照射下飞行器的隐身性能。通过绘制雷达仰角图,得到了目标飞行器在某典型雷达照射下的暴露与隐身区域,从而量化了目标飞行器的隐身性能。通过CATIA二次开发技术实现了CAD模型的便捷修改,为优化外形隐身特性提供支持。最后通过一个具体算例验证种方法的效果,并说明方法具有实用意义。     

战损飞机纵向气动特性分析

作战飞机的易损性分析是其生存力设计与评估的基础问题之一,目前国内外对于战损飞机气动特性的分析评估问题研究较少。以某型战斗机为研究对象,分别建立了其在破片和离散杆两种战斗部打击下的损伤模型,基于N-S方程数值模拟的方法,计算并对比分析了巡航状态下,该飞机两种损伤模型及其无损伤模型纵向气动特性的差异,结果表明,相对于破片战斗部,离散杆战斗部所造成的损伤对飞机纵向气动特性的影响更为显著。结论对于战损飞机杀伤准则的确定具有一定的参考价值。     

基于遗传算法的复合材料泡沫夹层板铺层优化设计

机翼中泡沫夹芯结构的使用可以有效降低结构元件的重量,因此对复合材料泡沫夹层板的优化设计研究显得十分重要。基于遗传算法设计可以同时进行铺层角度和铺层厚度的优化算法,在该优化算法中采用分区优化技术及浮点数编码对铺层角度和铺层厚度设计变量进行设计。使用上述优化方法对复合材料机翼盒段泡沫夹芯蒙皮进行铺层优化设计,优化后的翼盒重量比优化前降低了38．2％。优化结果表明对复合材料机翼盒段夹芯蒙皮的优化设计可以有效地降低重量,为泡沫夹芯结构的使用提供一定的参考。     

飞机在模拟混合破片威力场打击下的易损性计算

混合破片战斗部杀伤元运动机理复杂,计算飞机在其打击下的易损性较为困难。利用ANSYS/LSDYNA建立混合破片战斗部威力场模型,通过后处理软件LSPREPOST筛选出威力场稳定时刻破片的速度及飞散角大小等信息,得到模拟的混合破片战斗部飞散特性数据。建立某型飞机易损性计算模型,在四种不同破片战斗部威力场下,同时考虑冲击波超压毁伤、穿透毁伤、引燃毁伤和引爆毁伤四种杀伤模式,通过编写程序计算飞机的杀伤概率。计算结果表明:在战斗部尺寸相同时,混合破片双层战斗部对飞机的杀伤概率最高,为导弹战斗部设计提供一定的理论支持。     

飞机易损性计算中的射击线几何描述方法(英文)

本文提出了一种飞机易损性计算中的射击线几何描述方法。首先,将给定打击方向上的飞机暴露面积划分为三个子区域:非易损区域、非重叠易损区域和重叠易损区域。然后,把飞机的独立存在状态划分为三类:杀伤状态、中间状态和非杀伤状态,利用射击线扫描法,对以上三个子区域中的飞机存在状态参数进行分析。最后,该方法提供两类射击线几何描述数据:(1)每个子区域内部件的易损面积和暴露面积,这些数据主要用于计算部件的单击中易损性;(2)飞机的独立存在状态及各个状态对应的面积,这些数据主要用于计算飞机的单/多击中易损性。算例分析表明,所提出的方法通过跟踪射击线运动路径,可以提供飞机及部件被威胁命中部分的面积参数,从而使易损性计算更具有真实性。同时,该方法解决了目前方法在考虑部件重叠时的通用性问题,所提供的几何描述数据形式简单,易于分析人员使用。     

某型无人机的易损性评估和减缩设计

无人机在现代战争中扮演着越来越重要的角色,其易损性问题也成为无人机设计中必须考虑的关键问题之一.利用Patran建立了某型无人机的易损性模型;并用飞机易损性仿真评估系统对该模型的易损性进行了计算;进而提出了易损性减缩设计方案;通过再次计算可知该设计方案可明显降低其易损性.     

飞机油箱水锤效应影响因素及其影响程度研究

水锤效应是飞机燃油箱的一种主要损伤模式,它可能引起油箱结构灾难性的破坏,分析水锤效应的影响因素及其影响程度,对燃油箱易损性的评估、燃油箱防护性设计具有重要意义。以破片速度衰减、箱内液体压力和壁板变形为对比参量,模拟一个等效飞机油箱在不同破片速度、质量(材料)、形状、入射角度、入射方向打击下及不同充液率时的水锤效应;并采用最小二乘法拟合油箱的入/出射壁板变形公式。结果表明:随着破片速度、质量和油箱充液率的增大,水锤效应的破坏能力显著增强;破片形状对液体压力和壁板变形均具有一定的影响;破片的入射角度、方向将改变其在油液中的运动路径,进而影响水锤效应。