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角片厚度对螺栓对接结构力学性能的影响

航空学报 2024年

作者：郭轩刘彦杰刘洪权张引利航空工业第一飞机设计研究院

从试验及有限元两个方面研究角片厚度对钛-铝螺栓对接结构力学性能的影响规律。设计A、B两种构型共8组试验件，构型A试验件旨在获得纯拉伸状态下结构破坏载荷及破坏模式，构型B试验件旨在获得不同角片厚度下结构破坏载荷及破坏模式。基... 详细信息

从试验及有限元两个方面研究角片厚度对钛-铝螺栓对接结构力学性能的影响规律。设计A、B两种构型共8组试验件，构型A试验件旨在获得纯拉伸状态下结构破坏载荷及破坏模式，构型B试验件旨在获得不同角片厚度下结构破坏载荷及破坏模式。基于试验结果建立全尺寸三维有限元模型对以上所述试验组的力学性能进行研究，通过Johnson -Cook定义材料属性及损伤准则来模拟其损伤起始及演化，数值仿真得到的连接刚度、破坏模式及破坏载荷均与试验结果高度吻合，且直观的展现了试验件的损伤起始与扩展过程，进一步对螺栓对接结构的破坏机理进行了诠释。试验与仿真结果表明，不同角片厚度匹配关系下，螺栓对接结构刚度、破坏载荷及破坏模式呈现规律性；典型的破坏模式有4种：螺栓横截面断裂（I型）、螺栓头翘起破坏（II型）、螺栓头环切破坏（III型）及角片拉豁破坏（IV型）。本文获得了角片厚度对钛-铝螺栓对接结构力学性能的影响规律，绘制不同角片厚度匹配关系下的破坏模式“毯式图”，为钛-铝螺栓对接结构的设计提供了可靠的工程数据及数值模拟方法。

关键词：钛-铝螺栓对接角片厚度破坏载荷破坏模式数值仿真 Johnson-Cook

飞翼布局飞机颤振主动抑制的多输入/多输出控制律设计

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北京航空航天大学学报 2024年

作者：冯宇轩霍应元李俊杰航空工业第一飞机设计研究院强度设计研究所

提出了一种基于鲁棒控制理论的飞翼布局飞机体自由度颤振主动抑制控制律设计方法。该控制律设计方法将受控对象所受干扰及建模过程中存在的不确定参数统一视为 “未知扰动”，通过分析其输入/输出关系对其进行状态估计，最后综合给出反... 详细信息

提出了一种基于鲁棒控制理论的飞翼布局飞机体自由度颤振主动抑制控制律设计方法。该控制律设计方法将受控对象所受干扰及建模过程中存在的不确定参数统一视为 “未知扰动”，通过分析其输入/输出关系对其进行状态估计，最后综合给出反馈控制律。为了验证本文所提出的控制律对于颤振抑制的效果，以一飞翼布局无人机标模为分析对象，分别以机身内侧两副翼舵面作为控制输入，飞机刚体俯仰速度和翼尖运动速度为反馈信号来设计控制器。对闭环系统V-g曲线、闭环时域状态方程等进行了数值仿真，结果表明该控制律设计方法能有效提高飞机颤振临界速度。

关键词：气动弹性飞翼布局飞机颤振主动抑制体自由度颤振 MIMO输出反馈控制器

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高性能战斗机与发动机协同设计关键技术

航空学报 2024年第5期45卷 25-46页

作者：王海峰航空工业成都飞机设计研究所成都610091

未来作战环境对战斗机提出了更高、更全面的性能需求,促使战斗机与发动机之间更深层次的耦合,在研制过程中开展更加紧密的协同设计。回顾多年来战斗机设计中飞/发双方为实现综合最优而共同努力的理论研究和实践历程,辨析提出飞/发协同... 详细信息

未来作战环境对战斗机提出了更高、更全面的性能需求,促使战斗机与发动机之间更深层次的耦合,在研制过程中开展更加紧密的协同设计。回顾多年来战斗机设计中飞/发双方为实现综合最优而共同努力的理论研究和实践历程,辨析提出飞/发协同设计理念。通过分析穿透性制空等作战需求,提出高性能战斗机的主要能力特征,探究面向未来的飞/发协同设计需求。从飞行性能、隐身特性、飞行控制、全机能量4个设计视角提出相应的关键技术,并给出可能的实现途径和设计研究建议。

关键词：战斗机发动机协同设计性能隐身飞行控制能量

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基于流体单位质量力的飞机燃油测量算法

北京航空航天大学学报 2024年

作者：王晓阳任恒英饶波航空工业第一飞机设计研究院机电系统设计研究所

为准确测量飞机油箱内的燃油体积，提出了基于流体单位质量力的飞机燃油测量算法（AFUMF）。在机体坐标系下基于三轴加速度计信号等效流体单位质量力直接确定油面单位法向量，将燃油箱内油量测量传感器测量的油面高度转换为燃油面上的... 详细信息

为准确测量飞机油箱内的燃油体积，提出了基于流体单位质量力的飞机燃油测量算法（AFUMF）。在机体坐标系下基于三轴加速度计信号等效流体单位质量力直接确定油面单位法向量，将燃油箱内油量测量传感器测量的油面高度转换为燃油面上的点坐标，得到油面距离机体原点的有向距离用于确定油面高度，建立燃油测量数据库并实现燃油测量传感器高度至燃油体积解算。基于CATIA二次开发，采用蒙特卡罗方法（Monte-Carlo）对最小二乘（LMS）拟合和AFUMF开展误差评估，结果表明在传感器存在误差的条件下，AFUMF对测量传感器误差有减小作用且仅需1根传感器有效，LMS对测量传感器误差有放大作用且需至少3根传感器有效。通过动态燃油箱台架试验对测量算法进行验证，试验结果表明在测量范围内姿态稳定条件下，燃油测量最大误差为±0.5%燃油箱容积。

关键词：飞机燃油测量燃油测量数据库建立燃油体积解算燃油测量误差评估燃油测量系统试验

典型钛合金壁板高温环境下振动疲劳分析与试验研究

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应用力学学报 2024年第1期41卷 36-41页

作者：梁元吕锦锋刘江华王斌王纯航空工业第一飞机设计研究院西安710089 中国飞机强度研究所西安710065

振动和高温一直是影响飞机结构安全的重要因素,受到振动载荷和高温环境联合作用的飞机结构更容易出现疲劳破坏。本研究中的典型钛合金壁板结构形式包括加筋壁板和蜂窝壁板,通过改变壁板厚度、加筋间距以及结构连接方式,使用分析和试验... 详细信息

振动和高温一直是影响飞机结构安全的重要因素,受到振动载荷和高温环境联合作用的飞机结构更容易出现疲劳破坏。本研究中的典型钛合金壁板结构形式包括加筋壁板和蜂窝壁板,通过改变壁板厚度、加筋间距以及结构连接方式,使用分析和试验的手段对壁板的振动特性、振动疲劳寿命及破坏部位开展规律性研究。研究发现,加筋壁板破坏部位出现在加筋或连接角片上,蜂窝壁板在8 h试验时间内未出现破坏,壁板厚度、加筋间距以及结构连接形式对壁板振动疲劳寿命影响较小。

关键词：钛合金壁板振动疲劳高温环境加筋壁板蜂窝

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航空航天装备的轻量化:挑战与未来

航空学报 2024年第5期45卷 1-7页

作者：张卫红唐长红西北工业大学陕西省空天结构技术重点实验室西安710072 航空工业第一飞机设计研究院西安710089

轻量化是航空航天装备研发领域永恒的主题,它对装备的综合性能和服役效能具有决定性影响。在过去的数十年里,一系列高性能优化设计方法、新材料和制造工艺技术的研发和应用,不断推动航空航天装备轻量化水平的提升。然而,随着新一代装备... 详细信息

轻量化是航空航天装备研发领域永恒的主题,它对装备的综合性能和服役效能具有决定性影响。在过去的数十年里,一系列高性能优化设计方法、新材料和制造工艺技术的研发和应用,不断推动航空航天装备轻量化水平的提升。然而,随着新一代装备对综合性能和多功能需求的不断增加,现有的轻量化设计制造技术正面临着日益严峻的挑战。因此,本文重点探讨了航空航天装备研发的总体设计、机电系统设计、材料与结构、高性能制造与装配等主要环节,并分析了轻量化技术在未来的发展趋势。

关键词：航空航天装备轻量化设计与制造装备总体技术材料与结构技术高性能制造与装配

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飞行器格栅结构电磁特性分析

电讯技术 2024年第3期64卷 458-464页

作者：王一珺艾俊强崔力张维仁航空工业第一飞机设计研究院西安710089

飞行器格栅结构能够阻碍电磁波入射到腔体结构形成强的后向散射。为研究菱形栅孔的电磁屏蔽规律,采用波导传输理论和Floquet定理分析了均匀格栅的电磁屏蔽原理。针对孔径边长、线宽和两边夹角等5组几何参数,建立变参数模型并计算了传输... 详细信息

飞行器格栅结构能够阻碍电磁波入射到腔体结构形成强的后向散射。为研究菱形栅孔的电磁屏蔽规律,采用波导传输理论和Floquet定理分析了均匀格栅的电磁屏蔽原理。针对孔径边长、线宽和两边夹角等5组几何参数,建立变参数模型并计算了传输参数S 21和可屏蔽带宽占比。仿真结果表明,孔径边长和格栅深度对屏蔽效能影响较大;随着两边夹角增加,TE和TM极化的屏蔽效能呈现相反的增减趋势。最后,选取屏蔽效能较优的栅孔,构建了加装格栅的进气腔体模型,计算了掠入射状态下的散射特性,结果表明,在水平极化和垂直极化下,格栅均能有效屏蔽腔体散射。

关键词：飞行器格栅雷达散射截面(RCS) 电磁屏蔽电磁特性分析

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复合材料B基准值统计方法的对比分析

复合材料科学与工程 2024年

作者：王夏涵周银华程文杰赵秀峰杨胜春中国飞机强度研究所航空工业第一飞机设计研究院

复合材料手册（CMH-17G）中全面地更新了B基准值单点法的计算流程，主要为统计模型的选取以及离散系数的修正。为了对复合材料B基准值统计方法进行研究，本文针对T800级碳纤维树脂基复合材料，规划了两种铺层比例的开孔拉伸试验，获取... 详细信息

复合材料手册（CMH-17G）中全面地更新了B基准值单点法的计算流程，主要为统计模型的选取以及离散系数的修正。为了对复合材料B基准值统计方法进行研究，本文针对T800级碳纤维树脂基复合材料，规划了两种铺层比例的开孔拉伸试验，获取了它们在室温干态和低温干态下的开孔拉伸强度性能值；通过分别研究正态分布、威布尔分布和对数正态分布下的B基准值计算流程，从而得出不同统计模型下复合材料的B基准值。研究结果表明：正态分布计算的B基准值相对威布尔分布计算的B基准值平均可提高3％；使用CMH-17G中规定的离散系数修正方法与不修正离散系数相对比，B基准值平均下降了9％，从而对鉴定试验中未显现的变异性进行补偿，进一步确保复合材料结构的使用安全性。

关键词：复合材料 B基准值正态分布威布尔分布开孔拉伸强度

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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