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基于飞机探测的陕西及周边地区结冰云层微物理特征分析

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空气动力学学报 2024年第3期42卷 47-54页

作者：闫文辉王泽林赵钰锦张莹倪洪波中国飞行试验研究院西安710089

2021年,在陕西及周边地区利用国王350飞机开展了21次自然结冰资源探测试验,通过对CCP机载探测数据的研究,分析了结冰云层的微物理特征,并对运输类飞机适航标准CCAR-25部附录C包线的符合性进行了评估。结果表明:2021年自然结冰资源探测... 详细信息

2021年,在陕西及周边地区利用国王350飞机开展了21次自然结冰资源探测试验,通过对CCP机载探测数据的研究,分析了结冰云层的微物理特征,并对运输类飞机适航标准CCAR-25部附录C包线的符合性进行了评估。结果表明:2021年自然结冰资源探测试验期间,在结冰云层内部,90%的液态水含量(liquid water content,LWC)小于0.15 g/m^(3),约一半的结冰遭遇样本LWC低于0.07 g/m^(3);中值体积直径(median volume diameter,MVD)约85%的样本落在10~25µm范围内,LWC大于0.2 g/m^(3)的样本主要出现在MVD为18~22µm之间;环境温度(outside air temperature,OAT)最常出现在-6~-4℃范围内,占结冰总暴露距离的47%。同时,在-10~0℃范围内的结冰遭遇样本中,97.3%的样本附录C包线符合性低于40%,在-20~-10℃范围内的结冰遭遇样本中,91.7%的样本附录C包线符合性低于40%。虽然陕西及周边地区具备一定条件的结冰气象环境,可满足试验机在结冰云层内进行盘旋飞行,以保证获得足够的结冰飞行时间或结冰厚度,但与CCAR-25部附录C规定的连续最大结冰包线还有差距。如果要覆盖全年的结冰气象条件,则CCAR-25部附录C温度与海拔高度的包线还需要考虑夏季、秋季的数据做进一步优化。

关键词：自然结冰过冷水 CCAR-25部附录C 飞机探测云微物理特征

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梁类零件转角区域自动铺丝分析

航空制造技术 2024年第15期67卷 88-93页

作者：郭俊刚何大亮刘琦王浩军房晓斌张立王晗曲巍崴西北工业大学西安710072 中航西安飞机工业集团股份有限公司西安710089 浙江大学杭州310058

在航空航天领域,自动铺丝已经被广泛应用于制造形状复杂的复合材料构件,C型梁就是其中的典型。C型梁结构通常具有曲率很大的转角过渡区域,保证该区域内的±45°路径铺放质量和铺放效率是C型梁结构铺放过程中的难题。为解决这一问题,分... 详细信息

在航空航天领域,自动铺丝已经被广泛应用于制造形状复杂的复合材料构件,C型梁就是其中的典型。C型梁结构通常具有曲率很大的转角过渡区域,保证该区域内的±45°路径铺放质量和铺放效率是C型梁结构铺放过程中的难题。为解决这一问题,分别研究了减丝束方法和缠绕方法对梁类零件转角区域铺放质量的影响,并进一步对比分析了减丝束法和缠绕法两种铺放策略在铺放转角区域时的优劣。建立了实际铺放过程中两种铺放策略的选择原则。最终通过实际铺放试验证明减丝束法和缠绕法相结合能够更有效地保证C型梁转角区域的铺放质量和铺放效率。

关键词：自动铺丝 C型梁转角区域 ±45°路径铺放策略

SP-700钛合金超塑性能及双层结构SPF/DB工艺研究

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兵器材料科学与工程 2024年第5期47卷 71-77页

作者：刘明刚王珏杨堃赵天章张晓巍张懋达沈阳飞机工业(集团)有限公司工艺研究所辽宁沈阳110850 沈阳航空航天大学航空制造工艺数字化国防重点学科实验室辽宁沈阳110136

在720~820℃,5×10^(-2)~1×10^(-3) s^(-1)应变率范围内对SP-700钛合金超塑性能进行测试和研究。结果表明:在780~800℃,1×10^(-3) s^(-1)应变率下,材料展现出良好超塑性,伸长率超过762%。为验证SP-700钛合金低温超塑成形工程化应用的... 详细信息

在720~820℃,5×10^(-2)~1×10^(-3) s^(-1)应变率范围内对SP-700钛合金超塑性能进行测试和研究。结果表明:在780~800℃,1×10^(-3) s^(-1)应变率下,材料展现出良好超塑性,伸长率超过762%。为验证SP-700钛合金低温超塑成形工程化应用的工艺性,实现高效率研制,选定工艺参数为780~800℃,应变率为5×10^(-3) s^(-1),采用SPF/DB技术进行典型双层结构件试制,采用三维扫描测量技术分析构件成形精度,进行力学性能测试、金相组织分析和氢氧含量测试,并与Ti-6Al-4V合金相应性能进行对比。结果表明:在选定的工艺参数下,SP-700钛合金可成形符合标准的多层结构SPF/DB零件,成形精度<0.5 mm;与Ti-6Al-4V相比,该材料具有良好低温超塑性,可替代Ti-6Al-4V工程化应用。

关键词： SP-700钛合金超塑性能超塑成形/扩散连接双层结构成形精度

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基于人机工程学的民用飞机舱门操作面板设计

工程设计学报 2024年第1期31卷 107-119页

作者：智文静李国材郑维娟张晨刘冬平才潇逸航空工业庆安集团有限公司航空设备研究所陕西西安710077 哈尔滨工程大学机电工程学院黑龙江哈尔滨201210

在当前民用飞机舱门操作面板设计中,人机功效和界面设计缺少统一的标准和规范,设计过程过于依赖个人经验和自身偏好,导致所设计的操作面板在使用过程中人机功效较差。为此,基于人机工程学原理讨论了民用飞机舱门操作面板显示与操作的设... 详细信息

在当前民用飞机舱门操作面板设计中,人机功效和界面设计缺少统一的标准和规范,设计过程过于依赖个人经验和自身偏好,导致所设计的操作面板在使用过程中人机功效较差。为此,基于人机工程学原理讨论了民用飞机舱门操作面板显示与操作的设计原则,并提出了一种集中式舱门操作面板及区域控制面板的设计方案。首先通过问卷调查来确定舱门操作面板的信息组织、编码、显示元素和显示形式等,然后构建舱门操作面板、区域控制面板以及飞机的三维模型,最后使用人机工程仿真软件DELMIA对操作面板的布置、按键尺寸和触及域进行了动态操作仿真。仿真结果表明,所设计的舱门操作面板增强了人机功效,提高了作业的安全性和效率,减少了空乘人员的误操作和工作负荷。所设计的操作面板和区域控制面板不仅实现了整机舱门的集中监控管理与区域作动控制,还能作为人机交互设备,适用于大中型宽体飞机的客舱和货舱,应用前景十分广阔。

关键词：民用飞机舱门操作面板人机功效仿真分析

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水陆两栖飞机全机模型静水滑行水动性能预报

科学技术与工程 2024年第6期24卷 2581-2589页

作者：张杜文李新颖吴彬曹楷航空工业特种飞行器研究所荆门448035 高速水动力航空科技重点实验室荆门448035

水面起飞性能是水面飞行器的基本性能,也是总体技术的核心,涉及多个学科领域。水陆两栖飞机水面高速滑行水动力性能与排水型船不同,具有速度高、运动复杂等特点,高速滑行时一方面受到较大的水动升力,另一方面受到机翼的升力。结合水陆... 详细信息

水面起飞性能是水面飞行器的基本性能,也是总体技术的核心,涉及多个学科领域。水陆两栖飞机水面高速滑行水动力性能与排水型船不同,具有速度高、运动复杂等特点,高速滑行时一方面受到较大的水动升力,另一方面受到机翼的升力。结合水陆两栖飞机水面高速滑行特点,利用雷诺平均法(Reynolds average navier-stokes, RANS)数值方法和重叠网格技术对水陆两栖飞机全机模型开展数值仿真模拟,分析了自由液面水气分布、机身底部压力分布特征,并将阻力、姿态和升沉与水池模型试验结果进行对比,验证了数值方法的准确性,为水陆两栖飞机静水滑行水动性能数值预报提供技术基础。

关键词：水陆两栖飞机全机模型雷诺平均法(Reynolds average navier-stokes)重叠网格水动性能数值预报

基于改进VAE-WGAN的飞机不稳定进近检测

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北京航空航天大学学报 2024年

作者：丁聪李啸宇王文涛张琦张小贝上海大学通信与信息工程学院中国商用飞机有限责任公司上海飞机设计研究院

随着航空业的快速发展，保证飞机的安全飞行显得尤为重要。为针对性开展航空领域异常事件检测，本文以飞机进近阶段的不稳定进近事件为目标，提出了一种飞行级异常检测方法。该方法融合了变分自编码器（VAE）和Wasserstein生成对抗网络... 详细信息

随着航空业的快速发展，保证飞机的安全飞行显得尤为重要。为针对性开展航空领域异常事件检测，本文以飞机进近阶段的不稳定进近事件为目标，提出了一种飞行级异常检测方法。该方法融合了变分自编码器（VAE）和Wasserstein生成对抗网络（WGAN），并使用帕累托分布（Pareto distribution）来模拟异常情况的概率分布，简称PVAE-WGAN。将VAE和WGAN的生成器共享，以正态分布和帕累托分布中随机采样的隐变量作为生成器输入，输出的重构样本分别作为正负样本。使用Wasserstein距离作为模型拟合正负样本的分布与真实分布之间的度量，使得生成器和鉴别器都获得区分异常的能力，从而实现对不稳定进近事件的精确检测。以真实飞行数据记录器（FDR）记录的数据为例，对该方法进行训练与测试，并与其他适用于不稳定进近检测的多维时间序列异常检测方法相比有显著提升。本文所提方法的F1分数可达0.935，相对其他方法的F1分数平均提升了12.95%。

关键词：不稳定进近异常检测变分自编码器生成对抗网络帕累托分布

基于喘振/失速的航空发动机系统安全评估方法

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航空动力学报 2024年

作者：李志平孙泽锜朱星宇赵雨洁綦蕾北京航空航天大学航空发动机研究院

现行喘振/失速条款适航审定方法基于单降稳因素叠加的最小发动机状态分析方法，导致高估最小发动机状态的发生概率，无法针对喘振/失速事件做出准确风险概率评估。通过将系统安全概念引入航空发动机喘振/失速适航审定领域，使用蒙特卡... 详细信息

现行喘振/失速条款适航审定方法基于单降稳因素叠加的最小发动机状态分析方法，导致高估最小发动机状态的发生概率，无法针对喘振/失速事件做出准确风险概率评估。通过将系统安全概念引入航空发动机喘振/失速适航审定领域，使用蒙特卡洛方法调用发动机气动热力模型构建系统安全评估方法。以某型航空发动机为案例进行基于系统安全评估方法的全局敏感性分析以及风险评估，结果表明对于喘振裕度影响最大的降稳因素为引气值，循环数以及进口总温，同时全局敏感性分析结果显示降稳因素之间存在耦合影响，系统安全评估结果表明发动机急加速占总飞行时间不超过1.25%时，喘振/失速发生概率是可接受的。

关键词：系统安全喘振/失速适航审定蒙特卡洛方法全局敏感性分析

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基于经验模态分解的锂离子电池健康状态预测

机械工程学报 2024年第14期60卷 272-281页

作者：刘征宇张政郭乐凯孟辉刘项合肥工业大学机械工程学院合肥230009 合肥工业大学智能制造技术研究院合肥230009

电池健康状态(State of health, SOH)预测是确保电子系统运行可靠性和安全性的关键因素。为了准确地预测锂离子电池SOH的整体退化趋势和局部容量再生现象,提出一种将经验模态分解(Empiricalmodedecomposition,EMD)与门控循环单元(Gated ... 详细信息

电池健康状态(State of health, SOH)预测是确保电子系统运行可靠性和安全性的关键因素。为了准确地预测锂离子电池SOH的整体退化趋势和局部容量再生现象,提出一种将经验模态分解(Empiricalmodedecomposition,EMD)与门控循环单元(Gated recurrent unit, GRU)和差分自回归移动平均模型(Autoregressive integrated moving average model, ARIMA)相融合的锂离子电池SOH预测方法。首先,利用EMD将电池原始SOH序列进行多尺度分解,并通过计算分解子序列的连续均方误差找到高低频分界点;然后,GRU用于预测具有强烈数据波动的高频子序列,ARIMA用于预测剩余的低频子序列和残差;最后,将每个子序列的预测结果进行叠加以获得最终预测结果。试验结果表明,与其他文献中预测方法相比,基于经验模态分解的融合模型具有更高的预测精度,可以更好地捕捉电池SOH整体退化趋势和局部容量再生特性。

关键词：锂离子电池经验模态分解健康状态预测容量再生融合模型

基于BIRCH聚类的航空器自主运行风险状态评价

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中国安全生产科学技术 2024年第9期20卷 188-196页

作者：张洪海沈雪瞿昕宜张世佳张纵驰唐思嘉南京航空航天大学民航学院江苏南京210000

为解决自主运行模式下航空器风险评价指标缺失和风险状态实时评估困难等问题,提出1种自主运行模式下航空器风险状态评价方法。从航空器冲突、气象规避区侵入、操纵裕度3个方面建立风险状态评价指标体系,运用BIRCH算法建立聚类特征树对... 详细信息

为解决自主运行模式下航空器风险评价指标缺失和风险状态实时评估困难等问题,提出1种自主运行模式下航空器风险状态评价方法。从航空器冲突、气象规避区侵入、操纵裕度3个方面建立风险状态评价指标体系,运用BIRCH算法建立聚类特征树对多维航空器特征样本进行风险模型训练,引入增量式聚类的概念,更新特征树,实时评估动态目标航空器的风险状态。然后,以广州05扇区为运行场景展开仿真实验。研究结果表明:所提方法准确度达99.5%,平均计算时间约为0.0249 s。研究结果可有效支撑自主运行理念实施,提高风险预警能力,保障航空器自主运行安全。

关键词：航空运输自主运行风险状态指标 BIRCH聚类