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装配应力对飞机管道随机疲劳寿命的影响分析与试验验证

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机械强度 2024年第1期46卷 208-215页

作者：赵旭升陈果张旭钱进南京航空航天大学民航学院南京210016 南京航空航天大学通用航空与飞行学院溧阳213300

针对飞机液压管路连接件疲劳断裂问题,基于随机振动理论对带有轴向装配偏差的液压导管进行疲劳寿命预估。从建立真实飞机液压系统管路连接件有限元模型入手,分析轴向装配偏差产生的装配应力对结构的影响规律,通过试验获取不同轴向偏差... 详细信息

针对飞机液压管路连接件疲劳断裂问题,基于随机振动理论对带有轴向装配偏差的液压导管进行疲劳寿命预估。从建立真实飞机液压系统管路连接件有限元模型入手,分析轴向装配偏差产生的装配应力对结构的影响规律,通过试验获取不同轴向偏差下的管路连接件的阻尼比。利用有限元分析软件进行随机振动分析,获取危险部位的应力响应功率谱密度函数,结合Miner线性损伤理论,对含有装配应力的管路连接件进行了随机振动疲劳寿命预估。设计并进行了管路共振疲劳试验,发现管道裂纹萌生位置及疲劳寿命下降趋势与仿真结果契合,仿真及试验结果表明当轴向偏差达到0.8 mm时,严重影响到了飞行安全。研究成果为航空液压管路的设计及装配理论研究提供理论参考和技术支撑。

关键词：管路连接件装配应力随机振动功率谱密度疲劳寿命

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双轴承旋转喷管型面设计及数值模拟研究

推进技术 2024年第5期45卷 95-106页

作者：李瑶徐惊雷潘睿丰张玉琪黄帅南京航空航天大学航空航天结构力学及控制全国重点实验室江苏南京210016 南京航空航天大学能源与动力学院江苏南京210016

针对短距/垂直起降战斗机高机动飞行的迫切需求及其矢量喷管机械结构复杂笨重的问题,提出了基于轴对称双喉道气动矢量喷管设计的双轴承旋转喷管,通过采用双轴承结构和双喉道气动矢量喷管相结合的方式,减少驱动结构,使喷管能更高效、轻... 详细信息

针对短距/垂直起降战斗机高机动飞行的迫切需求及其矢量喷管机械结构复杂笨重的问题,提出了基于轴对称双喉道气动矢量喷管设计的双轴承旋转喷管,通过采用双轴承结构和双喉道气动矢量喷管相结合的方式,减少驱动结构,使喷管能更高效、轻便地实现短距/垂直起降,并且赋予了飞行器平飞模态高机动飞行的潜力。基于典型轴对称双喉道气动矢量喷管构型,开展了双轴承旋转喷管的型面设计和运动规律研究,利用数值模拟开展关键设计参数对喷管流场的影响研究,获得喷管的性能变化规律。结果表明,短距/垂直起降模态下,典型构型的双轴承旋转喷管推力矢量角最大可达108°,满足短距/垂直起降飞行器对喷管的要求。凹腔段的长短轴比值对喷管短距/垂直起降模态的性能影响较大,相同落压比条件下,长短轴比值越大,喷管的总推力系数越低,推力矢量角越大,并且推力矢量角最大差值达到41°。本文所提出的双轴承旋转喷管可为未来具备短距/垂直起降、高机动性能的飞行器动力系统提供一种新的解决方案。

关键词：短距/垂直起降双轴承旋转喷管双喉道气动矢量喷管气动性能数值模拟

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基于单目视觉的散堆铆钉识别与定位技术

计算机集成制造系统 2024年第2期30卷 424-434页

作者：喻强庄志炜田威李鹏程南京航空航天大学机电学院江苏南京210016

针对自动送钉过程中散堆铆钉识别与定位困难的问题,提出一种基于单目视觉的识别与定位方法。通过研究铆钉的反射光强获得钉杆的灰度分布规律,以参数化的方式构造了铆钉模板,并提出基于灰度匹配的铆钉识别算法。将单目视觉与激光位移传... 详细信息

针对自动送钉过程中散堆铆钉识别与定位困难的问题,提出一种基于单目视觉的识别与定位方法。通过研究铆钉的反射光强获得钉杆的灰度分布规律,以参数化的方式构造了铆钉模板,并提出基于灰度匹配的铆钉识别算法。将单目视觉与激光位移传感器结合获取铆钉的空间位置,同时为解决单目视觉在测量不同深度下的铆钉位置存在原理性误差的问题,研究了一种重复定位拍照的测量方法,使真空吸嘴与钉杆中心的最大位置偏差由7.86 mm降低到0.87 mm。实验表明,灰度匹配算法的铆钉识别准确率在85%以上,并能适应30%~70%的照明亮度变化。使用该方法的机器人抓钉节拍最长为3.32 s,可留有充足的时间将铆钉输送至自动钻铆设备,满足自动钻铆设备的需求。

关键词：单目视觉铆钉识别模板匹配位置测量自动送钉

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飞机积冰局部脱粘现象超声回波探测

振动．测试与诊断 2024年第1期44卷 166-171,205页

作者：张杨王渊王岩王逸斌朱春玲南京航空航天大学航空学院南京210016 南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室南京210016

热冲击会导致飞机蒙皮表面冰层局部碎裂和脱粘,针对目前无法有效测量冰层脱粘程度的问题,提出采用非接触超声脉冲回波技术对冰层脱粘程度进行评估。首先,采用PZFlex软件建立了包含超声传感器、飞机蒙皮与冰层的二维模型,研究了冰层内部... 详细信息

热冲击会导致飞机蒙皮表面冰层局部碎裂和脱粘,针对目前无法有效测量冰层脱粘程度的问题,提出采用非接触超声脉冲回波技术对冰层脱粘程度进行评估。首先,采用PZFlex软件建立了包含超声传感器、飞机蒙皮与冰层的二维模型,研究了冰层内部裂缝及冰/蒙皮界面脱粘区域尺寸对冰层超声脉冲回波信号影响规律,初步获得了冰层局部脱粘超声评估方法;其次,基于LabVIEW软件搭建了由加热控制模块、温度采集模块、超声信号发生及采集模块组成的地面冷环境实验平台,通过电加热膜产生热冲击造成冰层局部区域脱粘,验证了提出的冰层局部脱粘超声评估方法的可行性。在电加热功率密度为1.6 W/cm2的作用下,铝板-冰层界面温度由-24℃升至-4℃时,探测区域内脱粘面积达到62.8%以上。结果表明,采用非接触式超声脉冲回波技术可以有效评估探测区域内冰层局部脱粘程度。该方法可用于评估飞机除冰系统工作时冰层脱粘面积,为除冰控制系统提供可靠状态信息。

关键词：飞机结冰热冲击界面脱粘脉冲回波

基于LC并联谐振的轴向自感式位移传感器设计

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浙江大学学报（工学版） 2024年第5期58卷 1072-1079页

作者：唐洪洲周瑾金超武徐园平南京航空航天大学机电学院江苏南京210016

为了满足磁悬浮轴承面向更高精度的发展需求,提出基于LC并联谐振的轴向自感式位移传感器.通过增大谐振回路的等效电感变化率,提高传感器的灵敏度.分析传感器的工作原理.通过有限元仿真,研究传感器设计参数与灵敏度之间的关系.设计传感... 详细信息

为了满足磁悬浮轴承面向更高精度的发展需求,提出基于LC并联谐振的轴向自感式位移传感器.通过增大谐振回路的等效电感变化率,提高传感器的灵敏度.分析传感器的工作原理.通过有限元仿真,研究传感器设计参数与灵敏度之间的关系.设计传感器的测量电路,结合有限元仿真和数值仿真,分析LC并联谐振对传感器灵敏度的影响.搭建实验台,对传感器的静态性能进行测试.结果表明,相对于传统的位移传感器,提出的传感器具有更高的灵敏度与更低的线性度.

关键词：位移传感器并联谐振测量电路灵敏度磁悬浮轴承

BaTiO_(3)掺杂调控内建电场提升钙钛矿太阳能电池性能

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物理学报 2024年第3期73卷 334-345页

作者：金程程丁玲玲宋子馨陶海军南京航空航天大学材料科学与技术学院南京211106

碳基无空穴传输层钙钛矿太阳能电池(C-PSCs)因其替换了昂贵的贵金属电极,以及去掉了稳定性差的空穴传输材料而受到广泛关注.但是C-PSCs内部载流子分离和传输性能差阻碍了效率的提高,而内建电场的增强可以改善载流子传输性能从而提升电... 详细信息

碳基无空穴传输层钙钛矿太阳能电池(C-PSCs)因其替换了昂贵的贵金属电极,以及去掉了稳定性差的空穴传输材料而受到广泛关注.但是C-PSCs内部载流子分离和传输性能差阻碍了效率的提高,而内建电场的增强可以改善载流子传输性能从而提升电池光电性能.本文将铁电材料钕酸钡(BaTiO_(3))粉末作为添加剂引入钙钛矿前驱液中制备C-PSCs,改善钙钛矿薄膜形态,降低薄膜缺陷密度及提高C-PSCs载流子传输性能.结果表明,当BaTiO_(3)质量分数为1.0%时,钙钛矿薄膜均匀致密,电池的光电转换效率最高.对薄膜施加正向电压极化处理后,铁电材料BaTiO_(3)剩余极化电场增大了内建电场,为载流子输运和萃取提供充足的动力,从而抑制非辐射复合的发生;同时耗尽层宽度增大,反向饱和电流减小,电池性能显著提升,优化后最佳器件效率为9.02%.本文为钙钛矿吸收层掺杂实现内建电场调控提供了一种有效策略.

关键词：钙钛矿太阳能电池内建电场铁电材料载流子传输

连续碳纤维3D打印圆形增强蜂窝的面内压缩性能

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复合材料学报 2024年第4期41卷 1776-1787页

作者：孟云聪周光明蔡登安南京航空航天大学航空航天结构力学及控制全国重点实验室南京210016

为提高圆形蜂窝(CH)的抗压缩性能和吸能性能,以CH结构为基础,在横向和竖向上增设树叶形支撑,提出了单向增强圆形蜂窝(SEH)和双向增强圆形蜂窝(DEH)两种改进型蜂窝。以碳纤维(CF)作为增强体,聚乳酸(PLA)为基体,使用连续纤维3D打印技术制... 详细信息

为提高圆形蜂窝(CH)的抗压缩性能和吸能性能,以CH结构为基础,在横向和竖向上增设树叶形支撑,提出了单向增强圆形蜂窝(SEH)和双向增强圆形蜂窝(DEH)两种改进型蜂窝。以碳纤维(CF)作为增强体,聚乳酸(PLA)为基体,使用连续纤维3D打印技术制造了试验件,并规划结构内部CF的成型路径,同时设置PLA对照组。通过准静态压缩试验研究各蜂窝的面内压缩性能、吸能特性和结构的变形失效模式。结果表明:CF增强后的DEH-CF相较CH-CF在比吸能上提升167.63%。CH、SEH和DEH在采用CF增强后,比吸能相比PLA对照组分别提高43.37%、63.17%和161.58%,平均压缩力分别提高51.72%、61.81%和96.09%。研究发现,CF增强结构内部的纤维路径规划会影响结构的刚度和变形行为,采用“支撑一体化成型”路径的DEH-CF在压缩时,其结构动态泊松比保持在PLA对照组33.36%以下。

关键词：圆形蜂窝面内压缩连续纤维路径规划 3D打印复合材料

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双码元X射线通信信号调制与误码率分析

激光与光电子学进展 2024年第9期61卷 535-540页

作者：董国仓高有涛董航硕伍翼翔李诗嘉金利民南京航空航天大学航天学院南京航空航天大学经济与管理学院南京航空航天大学材料科学与技术学院

为提高X射线通信效率，提出一种利用双靶材X射线源实现双码元通信的方案。通过调节磁场强弱和方向变化，控制电子不打靶、均匀打靶、轰击铬靶或铜靶，完成了基于磁场调制的双靶材X射线源的双码元通信信号调制实验，取得了间隔为10 s、... 详细信息

为提高X射线通信效率，提出一种利用双靶材X射线源实现双码元通信的方案。通过调节磁场强弱和方向变化，控制电子不打靶、均匀打靶、轰击铬靶或铜靶，完成了基于磁场调制的双靶材X射线源的双码元通信信号调制实验，取得了间隔为10 s、距离为40 cm条件下的200组实验数据。基于实验数据，利用遗传优化二元泊松分布模型对通信误码率进行了分析，分析结果表明：当信号衰减值低于400时，可以实现误码率低于10-4，在此条件下，探测端每时隙内留存大约500个光子；遗传优化算法提高了识别精度，在衰减值超过1000的环境中误码率优化幅度为10-1左右，误码率在10-4范围内，优化幅度约为10-5，本研究为基于多靶材X射线源的X射线通信技术的发展提供了方向。

关键词： X射线通信二元泊松分布遗传优化误码率

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双轮支柱式起落架刹车振动分析与减振优化

振动与冲击 2024年第5期43卷 328-337页

作者：蒋伟张明胡晓航朱鑫唐立明南京航空航天大学飞行器先进设计技术国防重点学科实验室南京210016 南京航空航天大学航空学院南京210016

以某型双轮支柱式起落架为研究对象,对飞机刹车诱导低频振动问题进行了研究,首先建立了完备的飞机着陆刹车滑跑整机六自由度数学模型,并在Simulnk中完成模型的搭建,用以分析了刹车控制律的部分参数对抖振的影响。其次,以轮轴中心航向加... 详细信息

以某型双轮支柱式起落架为研究对象,对飞机刹车诱导低频振动问题进行了研究,首先建立了完备的飞机着陆刹车滑跑整机六自由度数学模型,并在Simulnk中完成模型的搭建,用以分析了刹车控制律的部分参数对抖振的影响。其次,以轮轴中心航向加速度的RMS值作为振动量化指标,与结合系数效率一同设置为优化目标,基于NSGA-Ⅱ算法对液压刹车控制系统参数进行多目标优化设计,得到了优化变量的Parato最优前沿面和TOPSIS方法折衷最优解。最后,根据得到的优化设计方案对比分析优化前后的轮轴中心振动响应,并设置多组仿真工况检验了优化方案对不同着陆环境的适应性。结果显示优化后的起落架轮轴中心加速度Rms值最大降幅能达到14.53%,结合系数效率最大增幅为3.65%,表明所提出的起落架减振优化设计方法具有良好的实现性。

关键词：飞机刹车系统起落架抖振多目标遗传优化数学模型刹车诱导振动