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航空发动机通用飞行台建设关键问题剖析

航空发动机 2024年

作者：高扬李密薛文鹏史永强史靠军中国飞行试验研究院发动机所中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所第一飞机设计研究院中航西安飞机工业集团股份有限公司

针对中国航空发动机通用飞行台在建造和使用中所关注的关键问题尚未清晰的现状，介绍了飞行台能力和建设意义，阐明了通用飞行台的概念和作用，梳理了国外典型发动机飞行台建设主要内容和工作方法，总结了国外发动机挂点方案选择、气动... 详细信息

针对中国航空发动机通用飞行台在建造和使用中所关注的关键问题尚未清晰的现状，介绍了飞行台能力和建设意义，阐明了通用飞行台的概念和作用，梳理了国外典型发动机飞行台建设主要内容和工作方法，总结了国外发动机挂点方案选择、气动仿真评估、引气、液压和电功率负载模拟系统总体结构、灭火、燃油和测试系统等方案，分析了通用飞行台在建造和使用过程中需特别关注的关键问题：试验对象与使用场景规划、需求制定与分解、详细设计与飞/发一体化协调和系统研制集成和验证、技术状态管理、人员资质要求、适航性评估等。根据国外发动机的建设内容和未来发动机试验需求，分析了通用飞行台的未来发展趋势，给出了中国发动机飞行台建设和使用过程需特别关注的关键问题和关键环节，可为中国未来发动机通用飞行台能力建设和使用维护提供参考。

关键词：通用飞行台飞行试验高空试验航空发动机

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干扰弹发射过程中飞机弹舱结构损伤研究

科学技术与工程 2024年第2期24卷 827-833页

作者：王斌党蒲妮谭乐琴刘江华熊峰张志楠豆清波航空工业第一飞机设计研究院强度设计研究所西安710089 航空工业第一飞机设计研究院航电系统设计研究所西安710089 西北工业大学航空学院西安710072

针对发射干扰弹时飞机弹舱腹板可能出现损伤的情况,对弹舱腹板受载情况和动力学响应进行了分析。开展了干扰弹发射时的冲击波载荷和金属腹板响应原理试验,对试验进行了数值模拟,模拟结果与试验结果较吻合,并进一步分析了实际弹舱腹板结... 详细信息

针对发射干扰弹时飞机弹舱腹板可能出现损伤的情况,对弹舱腹板受载情况和动力学响应进行了分析。开展了干扰弹发射时的冲击波载荷和金属腹板响应原理试验,对试验进行了数值模拟,模拟结果与试验结果较吻合,并进一步分析了实际弹舱腹板结构在冲击波作用下可能出现的最大响应。根据弹舱空腔结构的非定常流场仿真所得的脉动压力功率谱密度载荷,计算了弹舱腹板在不同飞机构型脉动压力作用下的应力均方根值。分析结果表明:弹舱空腔结构所产生的脉动压力是造成弹舱腹板结构损伤的主要原因。根据分析结果,给出了干扰弹舱结构改进建议。

关键词：干扰弹冲击波脉动压力损伤空腔流动

轻质高强复合材料网格加筋壳体结构设计方法及力学性能研究进展

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航空学报 2024年第17期 99-116页

作者：王文煜李锋任飞翔韦兴宇熊健哈尔滨工业大学航天学院复合材料与结构研究所哈尔滨工业大学特种环境复合材料技术国家级重点实验室中国航空工业集团公司成都飞机设计研究所

轻质高强复合材料网格加筋壳体结构因其卓越的比强度、比刚度及设计灵活性，被广泛应用于航空航天领域。其制备工艺涉及纤维缠绕、模压和嵌锁等多种技术，确保结构的精确性与稳定性。概述了其制备工艺（纤维缠绕、模具热压及嵌锁成型）... 详细信息

轻质高强复合材料网格加筋壳体结构因其卓越的比强度、比刚度及设计灵活性，被广泛应用于航空航天领域。其制备工艺涉及纤维缠绕、模压和嵌锁等多种技术，确保结构的精确性与稳定性。概述了其制备工艺（纤维缠绕、模具热压及嵌锁成型）及力学性能表征方法，包括静力学失效模式、极限载荷及动力学模态振型分析。此外，综述了航空航天领域复合材料多功能化的最新研究进展，并展望了其未来发展趋势，旨在为相关领域的研究与应用提供有价值的参考。

关键词：轻质结构复合材料网格结构制备工艺力学性能

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燃/滑油微小通道换热器封头结构的优化设计

航空动力学报 2024年

作者：余智强于喜奎魏凯任亚涛何明键齐宏哈尔滨工业大学能源科学与工程学院空天热物理工业和信息部重点实验室中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所

针对燃/滑油微小通道换热器的侧入式封头结构的流动特性开展研究，基于非支配排序遗传算法（NSGA-Ⅱ）构建了4个几何约束和2个目标函数优化模型，研究封头壳体形状N、导流板位置D、导流板俯仰角θ以及导流孔径Φ大小对于封头内流量分配... 详细信息

针对燃/滑油微小通道换热器的侧入式封头结构的流动特性开展研究，基于非支配排序遗传算法（NSGA-Ⅱ）构建了4个几何约束和2个目标函数优化模型，研究封头壳体形状N、导流板位置D、导流板俯仰角θ以及导流孔径Φ大小对于封头内流量分配特性和压损的影响。建立样本空间，并基于响应面法建立几何约束与目标函数之间的函数关系；采用NSGA-Ⅱ算法展开全局搜索，得到不同工况的Pareto前沿和最优解候选点；对比分析候选点的综合特性，筛选出最佳结构。研究发现：压低封头结构纵深可以有效的抑制涡流、降低压损，添加导流结构可以改善流量分配特性，但会增加压损；封头结构参数对流量分配特性和压损的影响高于流速的影响，本文通过优化设计筛选了2种封头结构，对于不同工况都具有较好的适用性。

关键词：微小通道换热器侧入式封头结构响应面多目标优化 Pareto最优解

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U型框类零件双向拉深成形研究

塑性工程学报 2024年第1期31卷 118-125页

作者：雷青哲王悉颖姜涛周健段崇翟攀中航西安飞机工业集团股份有限公司陕西西安710089

针对U型框类零件成形质量不稳定、修整手工量大等问题,通过对零件结构的分析研究,借助CATIA对其进行了工艺补充面设计,并借助数值模拟对成形过程进行了仿真,研究了双向拉深成形工艺,设计了一种特有传力方式的双向拉深模具结构;选取凸凹... 详细信息

针对U型框类零件成形质量不稳定、修整手工量大等问题,通过对零件结构的分析研究,借助CATIA对其进行了工艺补充面设计,并借助数值模拟对成形过程进行了仿真,研究了双向拉深成形工艺,设计了一种特有传力方式的双向拉深模具结构;选取凸凹模间隙、摩擦因数、压边力及拉深速度4个因素为优化变量,通过正交试验得出最优工艺参数组合,即压边力大小为30 kN、摩擦因数为0.1、凸凹模间隙为1.6 mm、拉深速度为6000 mm·s^(-1);最后针对拉深后回弹现象,对校正模进行了分析和设计并修整。生产试验表明,此模具结构可以很好地改善零件成形质量,提高效率并满足生产及设计要求。

关键词： U型框类零件数值模拟双向拉深成形正交试验拉深模

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正常类飞机自然结冰试飞适航审定技术

航空学报 2024年第1期45卷 188-209页

作者：高郭池张波全敬泽尹崇丁丽姜裕标中国民用航空沈阳航空器适航审定中心沈阳110043 哈尔滨飞机工业集团飞机设计研究所哈尔滨150066 中国空气动力研究与发展中心绵阳621000

民用飞机如果申请已知结冰条件下飞行(FIKI),应按照除防冰相关适航规章条款要求进行表明符合性适航验证,其中自然结冰试飞是必须完成的重要环节。以Y12F飞机自然结冰试飞为例,以中国民用航空局(CAAC)和美国联邦航空管理局(FAA)发布的已... 详细信息

民用飞机如果申请已知结冰条件下飞行(FIKI),应按照除防冰相关适航规章条款要求进行表明符合性适航验证,其中自然结冰试飞是必须完成的重要环节。以Y12F飞机自然结冰试飞为例,以中国民用航空局(CAAC)和美国联邦航空管理局(FAA)发布的已知结冰条件下飞行相关指导文件为基础,结合Y12F飞机自然结冰试飞适航审定过程,分析总结了除防冰系统、测试设备及安装、试飞空域、结冰大气条件、试飞内容、试飞状态、试飞程序、试飞结果和分析以及结冰探测、结冰大气探测、冰积聚情况监测等方面的适航审定要求和关键技术,并对试飞过程中发现问题的分类、解决措施、设计改进方案以及完成的补充验证工作进行了阐述。经CAAC和FAA同步审查,Y12F飞机获得CAAC和FAA已知结冰条件下飞行的批准。构建的自然结冰试飞适航审定方法,成为FIKI适航验证重要实践指导性材料。

关键词：自然结冰试飞除防冰系统结冰探测试飞程序适航审定

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复合材料半自动制孔刀具结构设计与试验研究

工具技术 2024年第10期58卷 100-103页

作者：高飞幸锐刘艳芳金术俊中航西安飞机工业集团股份有限公司

采用传统硬质合金刀具对碳纤维复合材料进行半自动制孔时容易产生烧伤、分层、撕裂等质量缺陷,本文对刀具材料和结构进行优化设计,提出一种PCD钻头和台阶式PCD扩孔钻,通过开展PCD和硬质合金刀具半自动制孔试验,分析孔壁温度、刀具磨损... 详细信息

采用传统硬质合金刀具对碳纤维复合材料进行半自动制孔时容易产生烧伤、分层、撕裂等质量缺陷,本文对刀具材料和结构进行优化设计,提出一种PCD钻头和台阶式PCD扩孔钻,通过开展PCD和硬质合金刀具半自动制孔试验,分析孔壁温度、刀具磨损及出孔面质量,得出该刀具具有切削热量低、轴向力和径向力小的特点,能够减少碳纤维过热、烧伤和出孔面分层、撕裂的风险。

关键词：碳纤维硬质合金刀具半自动制孔 PCD

超大空间温度变化对飞机装配协调精度的影响规律

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科学技术与工程 2024年第14期24卷 6089-6098页

作者：杜坤鹏刘琦杨亚鹏陈杰中航西安飞机工业集团股份有限公司西安710089

飞机大型构件一般由多材料、多尺寸零/组件按照一定工艺装配而成,大尺寸装配空间场内的温度变化会引起零/组件在装配过程中产生较大且不一致的热变形,进而影响飞机产品装配协调精度。基于百万立方米全域作业空间内的飞机大型复材构件的... 详细信息

飞机大型构件一般由多材料、多尺寸零/组件按照一定工艺装配而成,大尺寸装配空间场内的温度变化会引起零/组件在装配过程中产生较大且不一致的热变形,进而影响飞机产品装配协调精度。基于百万立方米全域作业空间内的飞机大型复材构件的高精度装配需求,研究了温度变化对工装及产品在不同材料组合方式的热变形影响。以5米级飞机典型复材翼盒构件装配为分析对象,结果表明当温度变化5℃时,影响装配协调精度偏差为0.1~0.2 mm。因此,在装配工艺设计过程中,需要考虑±5℃的温度变化对产品装配热变形的误差补偿,对提高飞机装配协调精度具有重要意义。

关键词：飞机装配协调复材构件热变形厂房温度变化热变形仿真

变厚度铺层Nomex蜂窝夹层件固化变形的数值模拟

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哈尔滨工业大学学报 2024年第8期56卷 56-67页

作者：徐景校花宏亮王玉魁赵海涛高晓初李培智陈吉安上海交通大学航空航天学院上海200240 航空工业哈尔滨飞机工业集团有限公司哈尔滨150066 哈尔滨工业大学机电工程学院哈尔滨150001

为准确预测变厚度铺层夹层结构的固化变形,基于热-化学-结构多物理场耦合方法对AS4/8551碳纤维/环氧树脂复合材料-Nomex蜂窝夹层结构的固化过程进行数值模拟。考虑材料时变特性的影响,结合复合材料瞬时线弹性本构模型、细观力学理论和... 详细信息

为准确预测变厚度铺层夹层结构的固化变形,基于热-化学-结构多物理场耦合方法对AS4/8551碳纤维/环氧树脂复合材料-Nomex蜂窝夹层结构的固化过程进行数值模拟。考虑材料时变特性的影响,结合复合材料瞬时线弹性本构模型、细观力学理论和改进的Gibson等效理论建立起夹层结构三维有限元仿真模型,研究了结构在整个固化周期中的固化度场、温度场和应力-应变场的分布关系,并同已有的实验结果进行对比验证,最后通过解析模型分析预固化工艺对结构回弹变形的影响规律。结果表明:建立的有限元模型能够比较准确地反映结构固化过程,固化变形的平均预测误差为4.8%,最大预测误差不超过6.0%;变厚度铺层设计对较薄区域面板的固化应力影响较大,表现为沿厚度方向的向上剪切应力,在冷却阶段集中于结构端部并转化为结构翘曲;面板预固化处理削弱了固化放热和材料各向异性对夹层结构固化变形的影响,0.25预固化程度下结构最大变形的降低幅度达到14.78%。研究结果为复杂设计蜂窝夹层件制造精度的提升和工艺优化提供了重要参考。

关键词：变厚度铺层蜂窝夹层结构多物理场耦合数值模拟预固化