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砂纸冰对民机平尾气动特性的影响

航空学报 2024年第2期45卷 151-166页

作者：李海星周峰颜巍白峰赵克良中国商用飞机有限责任公司、上海飞机设计研究院上海201210

平尾结冰严重影响飞机的纵向操纵性及稳定性。为研究结砂纸冰对平尾气动特性的影响,采用基于某民机平尾设计的大、小模型,在低速增压风洞中开展了带砂纸冰的测力试验,分析了砂纸冰粗糙度、雷诺数、角冰粗糙度对带冰平尾气动特性的影响规... 详细信息

平尾结冰严重影响飞机的纵向操纵性及稳定性。为研究结砂纸冰对平尾气动特性的影响,采用基于某民机平尾设计的大、小模型,在低速增压风洞中开展了带砂纸冰的测力试验,分析了砂纸冰粗糙度、雷诺数、角冰粗糙度对带冰平尾气动特性的影响规律,同时总结了砂纸冰的缩比方法。结果表明:砂纸冰粗糙度增加会导致平尾气动特性逐步恶化,在飞行雷诺数条件下,当冰型粗糙度相对高度为0.2×10^(-3)~0.6×10^(-3)时,相比于无冰条件,最大升力系数降低0.3~0.4;雷诺数对带砂纸冰平尾气动特性的影响超过对带角冰平尾的影响,但远小于对干净平尾的影响,当带砂纸冰平尾雷诺数由3.29×10^(6)提高至13.1×10^(6)后,其最大升力系数提高0.02~0.04;角冰表面粗糙度的变化对平尾气动特性的影响较小,由粗糙度带来的升力损失远小于角冰本身所带来的影响;当砂纸冰高度远超过当地边界层厚度时,风洞试验可根据模型比例对砂纸冰粗糙度进行几何缩比,而当砂纸颗粒较小时,采用几何缩比方式获得的砂纸冰对平尾气动力影响相对较小。提出了基于边界层厚度的砂纸冰粗糙度缩比方法,该方法的适用性还需要进一步验证。

关键词：砂纸冰平尾风洞试验气动特性粗糙度雷诺数边界层

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基于导流板的前起落架舱空腔噪声抑制研究

振动与冲击 2024年第19期43卷 145-152页

作者：郑国雨孙一峰张亦知王文虎 BREARD Cyrille 中国商用飞机有限责任公司上海飞机设计研究院上海201210

一些飞机在飞行过程中前起落架舱内会出现剧烈的振动,造成舱内零部件的结构疲劳以及舱门的结构破坏。采用分离涡模拟方法对某典型前起落架舱半开口空腔(前舱门打开,后舱门关闭)进行数值模拟,通过与试验数据的对比,验证了计算方法的可靠... 详细信息

一些飞机在飞行过程中前起落架舱内会出现剧烈的振动,造成舱内零部件的结构疲劳以及舱门的结构破坏。采用分离涡模拟方法对某典型前起落架舱半开口空腔(前舱门打开,后舱门关闭)进行数值模拟,通过与试验数据的对比,验证了计算方法的可靠性。基于此,在前起落架舱内不同位置加装不同角度、不同面积的导流板,以此来改变空腔流动形态,对比分析其对压力脉动频谱以及后舱门所受载荷的影响。结果表明:在合理位置安装导流板可有效抑制前起落架舱中的气动噪声以及削弱后舱门所受的载荷,具备一定的工程应用价值;在导流板的安装参数中,仅安装角度对噪声抑制效果的影响较小;相比安装参数,导流板的面积影响相对较大,增加面积,可大幅提升降噪效果。

关键词：导流板前起落架舱空腔噪声噪声抑制数值模拟

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含裂纹铆钉搭接板的权函数法与扩展寿命分析

哈尔滨工业大学学报 2024年第4期56卷 53-60页

作者：任彦伸饶聃钰徐武上海交通大学航空航天学院上海200240 中国商用飞机责任有限公司上海飞机设计研究院上海201210

铆钉搭接结构是典型的多位置损伤敏感结构,容易在多个铆钉孔边萌生疲劳裂纹,进而威胁飞机结构安全。由于裂纹个数、位置和大小随机多变,铆钉与平板间存在复杂的接触关系。为高效、准确计算多铆钉搭接板的应力强度因子以进行裂纹扩展寿... 详细信息

铆钉搭接结构是典型的多位置损伤敏感结构,容易在多个铆钉孔边萌生疲劳裂纹,进而威胁飞机结构安全。由于裂纹个数、位置和大小随机多变,铆钉与平板间存在复杂的接触关系。为高效、准确计算多铆钉搭接板的应力强度因子以进行裂纹扩展寿命分析,提出针对搭接结构复杂裂纹问题的权函数分析方法。首先,对多铆钉搭接板的复杂裂纹构型进行合理简化分类,利用其对应的权函数求解应力强度因子。然后,采用有限元分析计算含裂纹多铆钉搭接板的应力强度因子以验证权函数法的计算精度。最后,将经验证的权函数分析方法结合Paris裂纹扩展公式,对铆钉搭接结构进行疲劳裂纹扩展分析,并通过试验验证分析方法的有效性。结果表明,采用权函数法计算的应力强度因子与完全采用有限元方法计算的应力强度因子的相对差别小于5%,分析预测的裂纹扩展寿命与试验结果吻合良好,且计算效率比完全采用有限元法快3个数量级,进而为铆钉连接结构孔边裂纹的应力强度因子和疲劳裂纹扩展分析提供了一个有效方法。

关键词：权函数法铆钉连接结构疲劳裂纹扩展应力强度因子有限元分析

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民用飞机增材制造技术应用发展趋势

航空学报 2024年第5期45卷 70-89页

作者：司瑞陈勇中国商用飞机有限责任公司北京民用飞机技术研究中心北京102211 中国商用飞机有限责任公司上海200436

增材制造(AM)在复杂结构一体化成形、缩短生产周期和提高材料利用率方面优势显著,已成为实现民用飞机结构快速设计验证、减重降本增效、敏捷航材支援及维修维护应用的重要技术。基于增材制造技术的发展历程,深入剖析了增材制造在民用飞... 详细信息

增材制造(AM)在复杂结构一体化成形、缩短生产周期和提高材料利用率方面优势显著,已成为实现民用飞机结构快速设计验证、减重降本增效、敏捷航材支援及维修维护应用的重要技术。基于增材制造技术的发展历程,深入剖析了增材制造在民用飞机领域的应用优势及现状,对材料工艺、质量控制、适航要求和经济性等方面的关键挑战进行了详细阐述,并结合增材制造材料供给能力、工艺装备及软件系统性能的提升、产业政策的支持和产业链条的逐渐完善讨论了增材制造技术应用机遇;基于未来发展需求,展望了民用飞机增材制造技术创新应用的发展趋势。

关键词：民用飞机增材制造轻量化结构一体化成形智能化制造

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带剪切销抗爆容器定向泄压特性研究

爆炸与冲击 2024年第7期44卷 137-154页

作者：解江潘汉源蒋逸伦杨祥李漩郭德龙冯振宇中国民航大学科技创新研究院天津300300 中国民航大学安全科学与工程学院天津300300 中国商用飞机有限责任公司上海飞机设计研究院上海200000 北京理工大学机电学院北京100081

为优化机载抗爆容器的结构设计并拓展其工程应用,研究了带剪切销抗爆容器的定向泄压特性。利用LS-DYNA软件建立了内爆载荷下带剪切销抗爆容器的数值模型,开展了容器内爆试验,获得了剪切销临界直径,并验证了模型可靠性,阐明了抗爆容器内... 详细信息

为优化机载抗爆容器的结构设计并拓展其工程应用,研究了带剪切销抗爆容器的定向泄压特性。利用LS-DYNA软件建立了内爆载荷下带剪切销抗爆容器的数值模型,开展了容器内爆试验,获得了剪切销临界直径,并验证了模型可靠性,阐明了抗爆容器内冲击波的传播与载荷分布规律,分析并讨论了泄压过程中泄压盖的运动规律,建立了不同泄压盖质量下药量与剪切销直径之间的函数关系,探究了剪切销的临界断裂问题。结果表明:100 g TNT内爆试验得到剪切销临界直径为22 mm,TNT爆炸后冲击波在容器内往复式传播,约3.8 ms时泄压盖冲出容器,5.0 ms时容器底部残存压力约为0.5 MPa;容器底部超压峰值约为144 MPa,罐体与泄压盖交汇形成的角隅处超压峰值约为149 MPa,且罐体在角隅处产生应变增长效应,角隅处成为新的危险点。剪切销的变形断裂过程会影响泄压盖的运动规律,导致泄压盖速度曲线中出现下降段,剪切销直径越大,下降段持续时间越长。TNT药量与剪切销临界直径呈正比,二者的线性关系不受泄压盖质量的影响。

关键词：抗爆容器泄压剪切销冲击波失效行为

复合材料蜂窝夹芯结构低速冲击后压缩强度的可靠性与灵敏度分析

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复合材料科学与工程 2024年第2期 5-12页

作者：李洪年石强斌王轩邹润文张峰中国商用飞机有限责任公司上海飞机设计研究院上海201210 中国民航大学航空工程学院天津300300 西北工业大学力学与土木建筑学院西安710072

建立了一种复合材料蜂窝夹芯结构低速冲击后压缩强度的可靠性与灵敏度分析方法。利用ABAQUS有限元分析软件和VUMAT子程序建立了蜂窝夹芯结构冲击后压缩渐进损伤失效分析模型,并通过试验验证模型的有效性;在此基础上,利用Python语言对模... 详细信息

建立了一种复合材料蜂窝夹芯结构低速冲击后压缩强度的可靠性与灵敏度分析方法。利用ABAQUS有限元分析软件和VUMAT子程序建立了蜂窝夹芯结构冲击后压缩渐进损伤失效分析模型,并通过试验验证模型的有效性;在此基础上,利用Python语言对模型中材料力学性能和面板厚度、蜂窝芯子厚度进行参数化;采用径向基神经网络代理模型替代渐进损伤失效分析模型;基于蒙特卡洛法进行冲击后压缩强度的可靠性分析;分别采用基于方差和基于失效概率的方法进行参数的灵敏度分析,并研究参数的变异系数对结构可靠性的影响。结果表明:在外载荷低于10000 N,结构失效概率小于0.00017的情况下,当外载荷达到12700 N时,结构失效概率达到0.9;面板的力学性能、面板厚度、蜂窝芯厚度对冲击后压缩强度的影响较大;冲击后压缩强度的变异系数随着参数变异系数的增大而增大。

关键词：蜂窝夹芯结构冲击后压缩神经网络可靠性灵敏度复合材料

基于CFD的翼吊布局民机反推出流模式设计与验证

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西华大学学报（自然科学版） 2024年第2期43卷 1-9页

作者：张冬云胡仞与王振威许和勇西北工业大学航空学院陕西西安710072 中国商用飞机有限责任公司上海飞机设计研究院上海201210

格栅式反推力装置通过改变格栅导向叶片来控制反推气流的流量和方向。反推出流模式描述了反推气流方向沿短舱周向的分布,需要满足反推效率、重吸入特性、有效出流面积等要求。文章开展典型翼吊布局民用飞机反推出流模式设计与验证。通... 详细信息

格栅式反推力装置通过改变格栅导向叶片来控制反推气流的流量和方向。反推出流模式描述了反推气流方向沿短舱周向的分布,需要满足反推效率、重吸入特性、有效出流面积等要求。文章开展典型翼吊布局民用飞机反推出流模式设计与验证。通过全机反推流动CFD数值模拟,分析反推气流行进轨迹以及作用因素,揭示反推气流重吸入流动机制,优化反推出流模式设计方案。通过风洞试验,验证反推出流模式设计方案在65 kn滑跑速度时无重吸入,同时确认CFD数值模拟方法能够准确预测反推重吸入速度边界以及进气道畸变位置,可用于全机反推出流模式设计与验证。

关键词：格栅反推力装置出流模式重吸入翼吊布局 CFD

考虑高压涡轮性能非确定的航空发动机鲁棒设计

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航空动力学报 2024年第4期39卷 289-298页

作者：王林潘旭杨锟中国航发商用航空发动机有限责任公司上海商用飞机发动机工程技术研究中心上海200241

为了降低制造过程中非确定性因素对航空发动机总体性能的影响,通过在设计阶段考虑高压涡轮性能的非确定性,构建鲁棒优化设计模型来优化总体性能的设计方案,使用蒙特卡洛仿真量化非确定性的影响,并开发了相应的全局优化算法进行求解。数... 详细信息

为了降低制造过程中非确定性因素对航空发动机总体性能的影响,通过在设计阶段考虑高压涡轮性能的非确定性,构建鲁棒优化设计模型来优化总体性能的设计方案,使用蒙特卡洛仿真量化非确定性的影响,并开发了相应的全局优化算法进行求解。数值实验的结果验证了鲁棒设计模型的优势,与传统确定性设计方法相比,在高压涡轮性能非确定的情况下,鲁棒设计模型获得的方案能平均减少15.97%的总体性能离散程度,具有较优鲁棒性。

关键词：总体性能非确定性鲁棒设计蒙特卡洛仿真最优化

基于LDPC编码器的多码率并行算法的设计研究

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自动化与仪器仪表 2024年第5期 33-37页

作者：孙紫檀周益易小谦赵臣李生贵中国商用飞机有限责任公司民用飞机试飞中心上海201323

为了提高通信信息传输过程中的译码速度,研究以低密度校验码为对象,选取了置信传播译码算法为研究对象,并对其进行并行性能优化。该优化过程分为两步,第一步是采用对数似然比法对算法的译码过程进行运算简化,第二步是通过通用处理器提... 详细信息

为了提高通信信息传输过程中的译码速度,研究以低密度校验码为对象,选取了置信传播译码算法为研究对象,并对其进行并行性能优化。该优化过程分为两步,第一步是采用对数似然比法对算法的译码过程进行运算简化,第二步是通过通用处理器提升算法的并行速率。对优化算法的性能进行验证后,结果表明置信传播译码算法在信噪比为4.0时,BP算法的耗时为372 ms。优化后的置信传播译码算法耗时降低到了287 ms。故研究提出的优化算法可用于通信领域的并行译码工作中。

关键词： LDPC 多码率并行运算 BP算法 GPU