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一种利用富氮气体增压的涡轮增压惰化系统

海军航空大学学报 2022年第3期37卷 249-254页

作者：薛勇上海飞机设计研究院上海200135

为了提高惰化系统对引气的利用效率,提出利用富氮气体(Nitrogen Enriched Air,NEA)增压的涡轮增压惰化系统。系统利用NEA的高压对动力涡轮进行膨胀做功,并利用轴功带动压缩机对进入空气分离器前的气体进行增压,以提高空气分离效果。相... 详细信息

为了提高惰化系统对引气的利用效率,提出利用富氮气体(Nitrogen Enriched Air,NEA)增压的涡轮增压惰化系统。系统利用NEA的高压对动力涡轮进行膨胀做功,并利用轴功带动压缩机对进入空气分离器前的气体进行增压,以提高空气分离效果。相比于宽体飞机普遍采用的引气增压惰化系统,该系统可节约23.1%~41.2%引气消耗量。进一步,基于国内某型空气分离器的性能,探讨了宽体飞机在巡航高度引气压力较低的现状下,利用NEA涡轮增压系统实现双流量模式的具体设计过程。研究表明,利用涡轮增压技术提高NEA纯度,能使NEA的氧体积分数满足小流量、中流量和大流量阶段的特定要求,利用NEA增压的涡轮增压惰化系统可以提高引气的利用效率,显著降低NEA的氧体积分数,提升惰化系统性能。

关键词：富氮气体空气分离惰化系统涡轮增压双流量

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民机燃油箱热模型工程应用研究

民用飞机设计与研究 2022年第2期 82-88页

作者：江华上海飞机设计研究院上海201210

为满足民机燃油系统和惰化系统研制过程中对燃油箱热分析的多元化需求,采用Matlab/Simulink软件,针对一典型窄体干线客机燃油箱采用集总参数法建立热模型,通过对部分对流传热过程建模优化,同时在各个计算环节融入实际工程数据,最终经试... 详细信息

为满足民机燃油系统和惰化系统研制过程中对燃油箱热分析的多元化需求,采用Matlab/Simulink软件,针对一典型窄体干线客机燃油箱采用集总参数法建立热模型,通过对部分对流传热过程建模优化,同时在各个计算环节融入实际工程数据,最终经试飞数据校核修正,热模型对主油箱的仿真误差小于±2℃。通过对燃油结冰气象条件试飞热分析、燃油系统热气候条件试飞热分析、燃油箱差异对油温影响热分析等多种工程场景的算例研究,展示了燃油箱热模型在民机研制中的典型工程应用。为进一步提升热模型通用性与易用性,结合工程经验,通过关键输入参数化、集成飞行参数自动生成模块和油量分配计算模块,形成具有独立操作界面的工程应用型燃油箱热分析工具,为民机燃油箱热模型的高效工程应用提供一种参考。

关键词：民机燃油箱热模型工程应用

民用飞机辅助动力装置进气系统防火适航条款解读及试验研究

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民用飞机设计与研究 2022年第1期 145-150页

作者：滕攀蓝天张发富张强上海飞机设计研究院上海201210

民用飞机辅助动力装置(简称APU)安装在飞机后机身APU舱内。APU舱作为民用飞机适航审查过程中的指定火区,需要经过严格的防火密封性验证。确保APU舱火区内可能发生的火灾危险不会传播到飞机的其他区域,影响到APU系统乃至整个飞机的安全... 详细信息

民用飞机辅助动力装置(简称APU)安装在飞机后机身APU舱内。APU舱作为民用飞机适航审查过程中的指定火区,需要经过严格的防火密封性验证。确保APU舱火区内可能发生的火灾危险不会传播到飞机的其他区域,影响到APU系统乃至整个飞机的安全运行。APU系统通过进气系统穿越APU舱防火墙与外界大气连通,为APU正常工作提供新鲜空气。进气系统穿越防火墙对APU舱的防火密封能力提出了很大考验。民用飞机适航审定也对APU进气系统防火性能提出了详细的适航条款要求。从APU进气系统防火适航条款解读入手,通过某型民用飞机APU进气系统防火适航审定实例,对进气系统防火从设计角度进行了研究,并且对适航审查时需要重点关注的防火密封区域进行了试验研究。

关键词： APU 进气系统防火适航试验研究

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民用飞机惰化系统架构权衡研究

民用飞机设计与研究 2023年第1期 74-80页

作者：江华上海飞机设计研究院上海201210

基于单舱惰化冲洗模型理论,采用Matlab语言,针对民用飞机惰化系统设计开发出系统架构权衡分析工具,该工具后台程序除集成气源压力接口数据库、飞行参数自动生成模型和ASM真值表外,还包含根据落地燃油箱氧气浓度对下降阶段大流量模式下NE... 详细信息

基于单舱惰化冲洗模型理论,采用Matlab语言,针对民用飞机惰化系统设计开发出系统架构权衡分析工具,该工具后台程序除集成气源压力接口数据库、飞行参数自动生成模型和ASM真值表外,还包含根据落地燃油箱氧气浓度对下降阶段大流量模式下NEA最小流量的寻优算法,通过运用该工具,对全燃油箱惰化民机的惰化系统引气增压子系统形式、NEA流量、燃油箱通气形式、燃油箱极限氧气浓度对ASM数量和引气质量流量的影响进行定量研究,全面比较开式通气架构与闭式通气架构下惰化系统的性能特征,为飞机惰化系统架构设计提供一种工程方法参考。

关键词：民用飞机惰化系统开式通气闭式通气

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民用飞机燃油箱系统闪电防护分析方法研究

民用飞机设计与研究 2022年第2期 76-81页

作者：田玉雯张斌李燕上海飞机设计研究院上海201210

民机燃油箱系统的闪电防护是燃油箱安全的重要研究范畴,本文依据FAA的25-146号修正案和咨询通告AC25.954-1,介绍了民用飞机燃油箱系统闪电防护分析方法。在点火源防护分析思路的基础上,针对闪电引起的点火源,在明确飞机闪电分区后,可通... 详细信息

民机燃油箱系统的闪电防护是燃油箱安全的重要研究范畴,本文依据FAA的25-146号修正案和咨询通告AC25.954-1,介绍了民用飞机燃油箱系统闪电防护分析方法。在点火源防护分析思路的基础上,针对闪电引起的点火源,在明确飞机闪电分区后,可通过容错类设计或非容错类设计分别开展分析。针对容错类设计,可仅通过证明防护设计特征有效且可靠来表明符合性,无需进一步分析失效概率。针对非容错类设计,通过定性和定量分析法进行评估。在定性分析时,需评估非容错特征失效且引起点火源的概率小于1E-5。在定量分析中,可结合燃油箱可燃性、关键闪电和防护特征失效概率确保闪电引起燃油蒸气点燃的概率为极不可能。同时,根据闪电环境定义的电流振幅和波形对防护设计特征进行有效性验证。

关键词：燃油箱系统闪电点火源容错设计非容错设计

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典型支架动力学模型修正与隔振设计

民用飞机设计与研究 2022年第2期 46-51页

作者：李意达王嘉浏上海飞机设计研究院上海201210

在民机研制过程中,设计要求机载设备所能承受的振动量值需高于标准中规定的量值,而实际上由于供应商设备是货架产品,不一定按照DO-160G规范中所规定标准谱开展振动环境试验。为满足设备振动环境试验要求,在支架装机使用前需要采用相应... 详细信息

在民机研制过程中,设计要求机载设备所能承受的振动量值需高于标准中规定的量值,而实际上由于供应商设备是货架产品,不一定按照DO-160G规范中所规定标准谱开展振动环境试验。为满足设备振动环境试验要求,在支架装机使用前需要采用相应的减振措施来降低设备处响应。以某型支架为研究对象,对典型支架进行了模态及随机响应分析,并对假件及安装支架实施了正弦扫频试验。依照各方向的扫频试验数据对有限元模型各阶响应进行动力学模型修正,添加刚度及阻尼单元。修正后的模态频率误差在2%以内,相应模态频率处的峰值误差在5%以内。随后对假件-支架系统开展了隔振设计,通过在支架与机身连接处增加隔振器及粘贴阻尼层的方式,使得隔振后的仿真随机响应低于DO-160G标准谱20 dB,结果表明隔振措施有效。

关键词：民用飞机典型支架动力学模型修正隔振设计

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基于模糊控制的前轮转弯控制律设计

振动与冲击 2018年第4期37卷 128-135页

作者：赵喆贾玉红田剑波上海飞机设计研究院液压系统设计研究部上海201210 北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100083 上海飞机设计研究院科学技术委员会上海201210

飞机在地面低速滑行阶段转弯时前轮和主轮不应发生侧滑^([1])。在实际应用中,为满足上述条件,前轮偏转角速度多取为许用角速度下限进行匀速转弯,但该方式大幅降低了飞机的地面操纵性能。同时,由于复杂布局小车式起落架系统的自由度较高... 详细信息

飞机在地面低速滑行阶段转弯时前轮和主轮不应发生侧滑^([1])。在实际应用中,为满足上述条件,前轮偏转角速度多取为许用角速度下限进行匀速转弯,但该方式大幅降低了飞机的地面操纵性能。同时,由于复杂布局小车式起落架系统的自由度较高,往往难以求出前轮许用偏转角速度的通解。为解决上述问题,对复杂布局小车式起落架系统建立一套动力学分析模型;并基于模糊控制理论,设计一套前轮转弯角速度控制律。经仿真运算证明:飞机前轮转弯许用角速度主要受飞机速度、前轮偏转角度以及飞机航向载荷等因素影响;在不改变飞机构型、不影响飞机性能及安全性的前提下,可通过降低飞机速度及发动机推力等方式提高起落架系统许用前轮转弯角速度;模糊控制理论可应用于飞机前轮转弯角速度控制律设计;基于模糊控制理论的飞机前轮转弯角速度控制律可充分发掘起落架系统地面运动能力,并显著提升起落架系统地面操纵性能。

关键词：起落架复杂布局小车式起落架前轮转弯模糊控制控制律

结冰翼型前缘下垂变弯度容冰特性改善机制分析研究

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航空学报 2022年

作者：张恒李杰赵宾宾西北工业大学航空学院中国商飞上海飞机设计研究院

传统容冰气动力优化设计方法难以完全兼顾常规飞行和结冰状态对翼型几何特征的矛盾需求。依据前缘下垂变弯度的思路创新性地提出了一种能够有效协调和解耦翼型气动/容冰特性的解决方案。针对GLC305-944结冰翼型典型过失速状态，开展了基...

传统容冰气动力优化设计方法难以完全兼顾常规飞行和结冰状态对翼型几何特征的矛盾需求。依据前缘下垂变弯度的思路创新性地提出了一种能够有效协调和解耦翼型气动/容冰特性的解决方案。针对GLC305-944结冰翼型典型过失速状态，开展了基于IDDES方法的前缘下垂前后容冰特性对比分析研究，表明前缘下垂后结冰翼型失速特性显著改善，前缘吸力以压力平台形式恢复，分离泡形态由大尺度全局回流退化到冰角后方的局部流动结构，湍流脉动影响范围约束于前缘近壁面有限区域内。由于前缘下垂后冰角与当地壁面组成类凹腔形式特殊结构，剪切层失稳后生成的多尺度发卡涡系统经过短暂发展后，能够直接于壁面附近触发分离泡外部高速流动与内部低速回流之间的掺混融合-动量输运效应，有效促进了再附过程；因而导致时均再附点提前、混合层厚度降低、分离泡几何尺度减缩；这是前缘下垂变弯度改善翼型容冰特性的流动机制。

关键词：

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运输类飞机辅助燃油系统转输参数权衡分析

民用飞机设计与研究 2023年第2期 64-69页

作者：宋杨刘德刚上海飞机设计研究院上海201210

在保持原有的设计架构尽可能不变的情况下,运输类飞机可通过增加辅助燃油箱来实现短期内快速增程的目的,以达到大航程、长航时的设计目标,同时后续可作为多类特种飞机的改装平台。由于辅助燃油系统并不直接向发动机供油,而是在巡航阶段... 详细信息

在保持原有的设计架构尽可能不变的情况下,运输类飞机可通过增加辅助燃油箱来实现短期内快速增程的目的,以达到大航程、长航时的设计目标,同时后续可作为多类特种飞机的改装平台。由于辅助燃油系统并不直接向发动机供油,而是在巡航阶段将燃油转输至基本型燃油箱内,因此在早期运输类飞机辅助燃油箱系统架构设计阶段,需尽早确定辅助燃油箱到基本型燃油箱的转输参数与转输策略,以便作为输入开展系统架构的权衡与多轮迭代。参考已有运输类飞机设计工程经验,通过对不同权衡方案进行对比分析,给出了在当前某型飞机辅助燃油箱最大设计载油量条件下的燃油转输速率和转输策略,同时考虑了最大载油量变化对分析结果的影响。研究形成的分析思路和方法对其余运输类飞机辅助燃油系统的设计具有一定的参考。

关键词：运输类飞机辅助燃油箱转输参数转输策略