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三翼面验证机纯电方案设计

航空学报 2024年第6期45卷 104-114页

作者：孔垂欢吴大卫谭兆光潘立军马茹冰司江涛中国商用飞机有限责任公司上海飞机设计研究院上海201210

随着碳排放政策日趋严格,航空绿色出行成为民机设计新目标之一,传统布局的民航客机气动效率、结构效率提升空间有限,很难实现大幅减阻,采用新布局结合新能源的设计方案,成为当下研究的热点。本文总结了翼身融合(BWB)、桁架支撑翼(TBW)... 详细信息

随着碳排放政策日趋严格,航空绿色出行成为民机设计新目标之一,传统布局的民航客机气动效率、结构效率提升空间有限,很难实现大幅减阻,采用新布局结合新能源的设计方案,成为当下研究的热点。本文总结了翼身融合(BWB)、桁架支撑翼(TBW)、三翼面(TSA)的新布局以及纯电为代表的新能源技术研究进展,基于“乘风2.0”200 kg级无人飞行验证机的布局特征,采用计算流体力学(CFD)和工程估算开展了三翼面布局气动特性分析和布局收益评估,分析了前翼与尾翼单独偏转和组合偏转力矩特性,前翼在大迎角具有较好的推杆改出和操纵能力;验证机完整的三翼面布局,相对于其取消前翼的布局,在4°迎角可获得约7%配平升力收益,考虑前翼方案带来的零阻、下洗、增重不利影响,仍可获得19.7count减阻收益,巡航升阻比提升3%;前翼+尾翼部件导致全机增重约0.3%;给出了分布式动力推进架构,该架构可减小90%不对称推力力矩;基于无人飞行验证机开展纯电动力架构和性能的飞行试验,得到了验证机45 m/s巡航所需功率约20 kW,巡航能耗为0.126 kW·h/km,35 m/s巡航所需功率8 kW,巡航能耗为0.065 kW·h/km;最大功率出现在起飞阶段为45 kW,是巡航功率的2倍,起飞能耗在飞行剖面占比约2%。

关键词：无人验证机新布局三翼面纯电飞机分布式电推进

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大型客机航电系统综合集成关键技术综述

航空学报 2024年第5期45卷 245-287页

作者：周贵荣徐见源马少博宗军耀沈金清朱海杰中国商用飞机有限责任公司上海飞机设计研究院上海201210

面对未来航空运输系统的需求,为了进一步提升大型客机安全性和空域运行效能,在系统综合控制、相关方信息共享、空地协同决策与管理、所需通导监视性能、基于航迹运行等方面对大型客机航电系统提出了新的需求,结合现代综合化航电系统的... 详细信息

面对未来航空运输系统的需求,为了进一步提升大型客机安全性和空域运行效能,在系统综合控制、相关方信息共享、空地协同决策与管理、所需通导监视性能、基于航迹运行等方面对大型客机航电系统提出了新的需求,结合现代综合化航电系统的技术发展特点,总结了先进的航电系统架构、主要的功能特征、安全性设计流程等方面的内容。根据国产大型客机综合化航电系统研制和集成工作的工程实践,结合国内相关院所的研究成果,分析了航电系统综合集成、驾驶舱显示与控制、综合模块化航电、飞行管理、无线电导航、综合监视、机载数据链、大气惯导与机载信息等领域的技术现状、发展趋势和关键技术。并对下一代大型客机航电系统的应用需求、技术特征、研究方向等方面进行了展望。

关键词：大型客机运行环境系统集成航电系统综合模块化航电

基于CFD方法的民用飞机缩比飞行试验尺度效应研究

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空气动力学学报 2024年第8期42卷 77-83,I0002页

作者：陈恺吴大卫孙宇辰陈石程攀毛昆上海飞机设计研究院上海201210

缩比飞行试验在民用飞机的研制过程中日益受到重视,其尺度效应影响评估是设计缩比飞行试验工况的基础,也是确认飞行数据适用性的关键。基于几何和动力学相似准则,针对某民用飞机及其缩比验证机设计分析工况组,采用计算流体力学方法研究... 详细信息

缩比飞行试验在民用飞机的研制过程中日益受到重视,其尺度效应影响评估是设计缩比飞行试验工况的基础,也是确认飞行数据适用性的关键。基于几何和动力学相似准则,针对某民用飞机及其缩比验证机设计分析工况组,采用计算流体力学方法研究相似准则参数(马赫数Ma、雷诺数Re、弗劳德数Fr)对气动载荷、典型气动导数及弹性变形的影响。研究结果表明,在动力学相似时,验证机与原型机间的气动特性差异主要来源于马赫数,雷诺数影响较小;当原型机以中低马赫数(Ma设计鲁棒性范围内;进一步保持质量与刚度分布相似时,机翼翼尖扭转变形差异不超过0.5°,挠度差异不超过0.5%,在工程上属于可接受的范围。

关键词：缩比验证飞行相似准则尺度效应气动特性机翼弹性变形

制造工艺对飞机铝锂合金结构细节疲劳性能影响研究

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机械科学与技术 2024年第3期43卷 533-539页

作者：蔡玲上海飞机设计研究院上海201210

研究制造工艺(铣圆转速、孔边倒角、干涉量等)对飞机铝锂合金结构细节疲劳性能DFR的影响。结果表明:在一定铣圆转速范围内,存在最优铣圆转速;孔边倒角可以有效减轻应力集中现象,提高疲劳性能;干涉配合铆接在孔壁引入残余压应力,对孔连... 详细信息

研究制造工艺(铣圆转速、孔边倒角、干涉量等)对飞机铝锂合金结构细节疲劳性能DFR的影响。结果表明:在一定铣圆转速范围内,存在最优铣圆转速;孔边倒角可以有效减轻应力集中现象,提高疲劳性能;干涉配合铆接在孔壁引入残余压应力,对孔连接具有一定强化作用,通过增加干涉量可使连接达到与整体材料相当的疲劳寿命,不再是铆接件中最薄弱“环节”。

关键词：铝锂合金细节疲劳额定值铣切速度孔边倒角

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民用飞机开环和闭环情况突风载荷对比研究

力学与实践 2024年第2期46卷 273-279页

作者：刘晓晨杜云龙上海飞机设计研究院上海201210

以某民用飞机为研究对象,建立了飞机的突风计算模型,并搭建引入了相应的控制律模型,分别对开环和闭环情况下的离散突风载荷进行了计算对比,同时研究了不同计算输入下主要升力面突风增量载荷的差异和原因。研究表明,载荷设计中考虑控制... 详细信息

以某民用飞机为研究对象,建立了飞机的突风计算模型,并搭建引入了相应的控制律模型,分别对开环和闭环情况下的离散突风载荷进行了计算对比,同时研究了不同计算输入下主要升力面突风增量载荷的差异和原因。研究表明,载荷设计中考虑控制律之后会对飞机不同部件的突风载荷产生一定的影响,具体计算结果与控制律设计逻辑相关。同时,不同计算输入情况下的计算结果差异较大且存在一定规律,通过及早进行变参数分析可以很好地提升突风载荷设计和评估效率。

关键词：民用飞机突风载荷控制律突风梯度

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空气雾化喷嘴喷雾特性实验研究

工程热物理学报 2024年第3期45卷 873-878页

作者：陈方备王畅戴铮崔燚吴健哈尔滨工业大学能源科学与工程学院哈尔滨150001 上海飞机设计研究院上海201210

基于在低温环境下使用空气雾化喷嘴进行喷雾结冰实验的实际需求,在喷嘴投入使用前,标定了日本雾的池内公司生产的BIMJ 7004型空气雾化喷嘴的喷雾特性,包括各工况下的压缩空气流量、水流量,喷雾锥角和液滴群中值体积直径(MVD),并重点探... 详细信息

基于在低温环境下使用空气雾化喷嘴进行喷雾结冰实验的实际需求,在喷嘴投入使用前,标定了日本雾的池内公司生产的BIMJ 7004型空气雾化喷嘴的喷雾特性,包括各工况下的压缩空气流量、水流量,喷雾锥角和液滴群中值体积直径(MVD),并重点探究了环境温度对MVD的影响。实验结果表明,喷嘴喷雾的MVD受喷嘴气路和水路入口压力的影响最大,且基本不受环境温度的影响,即在0-20℃的环境温度下,喷雾距离D=0.8 m时,喷雾中心线处的液滴蒸发对MVD的影响很小。

关键词：喷雾特性标定 MVD 环境温度

晶体塑性有限元方法在增材制造金属材料力学性能研究中的应用

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材料导报 2024年第1期38卷 177-186页

作者：冯振宇张宏宇马佳威陈琨周良道沈培良陈向明中国民航大学安全科学与工程学院天津300300 上海飞机设计研究院上海201210 中国飞机强度研究所西安710065

增材制造作为先进制造技术的代表,已被广泛应用于航空航天等高新技术领域。金属增材制造技术的高能量密度、高热和快速冷却等复杂工艺特点使得成形件的微观结构与传统制造技术所得成形件显著不同,这对金属材料力学性能有着重要影响。晶... 详细信息

增材制造作为先进制造技术的代表,已被广泛应用于航空航天等高新技术领域。金属增材制造技术的高能量密度、高热和快速冷却等复杂工艺特点使得成形件的微观结构与传统制造技术所得成形件显著不同,这对金属材料力学性能有着重要影响。晶体塑性有限元方法将晶体塑性理论与有限元方法相结合,能够跨尺度分析增材制造金属材料微观结构与力学性能之间的关系,为优化工艺过程提供支撑。本文综述了近年来晶体塑性有限元方法在金属增材制造中的应用,阐述了代表增材制造金属材料微观结构特征的几何模型的建立方法和有限元应用,提出了相关发展趋势。

关键词：增材制造晶体塑性有限元微观结构力学性能

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缝合复合材料T型加强板强度仿真研究

航空制造技术 2024年第4期67卷 118-122,131页

作者：何周理黄龙辉中国商飞上海飞机设计研究院上海201210

为提高复合材料筋条与蒙皮的连接界面强度,局部缝合技术是一种有效的方法。分别对无损伤缝合加筋板和含冲击损伤缝合加筋板采用内聚力模型模拟界面层、粘接元模拟缝合进行有限元建模(FEM)计算分析,并与轴压试验结果进行对比。两组试验... 详细信息

为提高复合材料筋条与蒙皮的连接界面强度,局部缝合技术是一种有效的方法。分别对无损伤缝合加筋板和含冲击损伤缝合加筋板采用内聚力模型模拟界面层、粘接元模拟缝合进行有限元建模(FEM)计算分析,并与轴压试验结果进行对比。两组试验结果与有限元计算分析结果偏差均不大于8.5%,表明采用有限元模拟界面层和缝线的方法是可行的;试验结果和有限元计算结果显示,当蒙皮与筋条尚未发生剥离的情况下,缝合对复合材料加筋板的压缩承载能力影响不显著。

关键词：复合材料缝合冲击损伤压缩强度有限元模拟

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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