摘要：提出了一种飞机在导弹喷射碎片威胁下的易损性计算方法.该方法采用飞机及部件的有限元模型作为输入,首先以‘射击线扫描法’对飞机在单枚碎片打击下的易损性进行计算,然后以马尔可夫链法计算喷射碎片打击下的易损性.算例给出了飞机周围典型爆炸点位置引爆导弹战斗部的杀伤概率分布,并对导弹与飞机的交会区域进行了分析,验证了所提出方法的可行性与正确性.应用中表明,所提出的方法通用性强,易于实现;方法中考虑了导弹飞行速度、引爆点位置、装药质量比、碎片形状、空气阻力、飞机飞行高度及速度等因素,易损性计算结果具有一定的客观性;导弹碎片威胁下的易损性评估对于飞机生存力增强设计、导弹杀伤效能评估与引信优化设计具有指导意义.

摘要：基于跨声速非定常气动力求解的重叠场源法,开展了弹性飞机跨声速机动载荷计算方法研究,为现代飞机结构强度设计提供更加可靠和精确的临界载荷计算方法。首先通过采用重叠场源法求解关于62%根弦俯仰振荡的LANN机翼在马赫数为0.822的非定常气动力并与实验结果进行对比,验证了重叠场源法对跨声速激波效应预测和非定常气动力计算的能力;其次应用频域气动力有理近似技术拟合场源法计算得到的广义气动力系数矩阵,建立了机动载荷分析的状态空间模型;然后完成了某型民用飞机俯仰机动载荷分析,研究了俯仰机动飞行情况下飞机机体状态量及飞机部件载荷响应规律。计算结果表明:考虑机体弹性变形后,机翼和平尾气动载荷响应最大值分别减小了5.1%和10.6%,升降舵气动载荷响应最大值增大了16.2%,在飞机结构强度设计中必须考虑机体弹性效应对飞机部件载荷的影响。

摘要：为实现机翼在驱动控制下实现弦向连续弯度变化,同时考虑材料变形能力,提出一种刚柔混合式变后缘翼型。通过对翼型中弧线进行几何分析,建立变弯度构型参数化模型,并以升阻比为优化目标,计算最优的刚性段下弯角度以及柔性段下弯曲线。利用计算流体力学计算,对比不同攻角下,刚柔混合偏转翼型和传统刚性偏转翼型的升力系数、升阻比等气动特性。以巡航时单位展长所要求升力为优化目标,分别求解低速巡航及降落两种工况下,两种不同后缘翼型的下弯角度及变形方式。对比两种下偏方式的压力分布、速度分布、气流分离位置等流场特性。根据优化构型制造刚柔混合式变后缘机翼模型,并进行变形能力测试。计算结果表明:刚柔混合后缘翼型在同等偏角下,具有更高的升力系数、升阻比,更优的气动特性;而在相同的飞行工况下,刚柔混合后缘翼型下偏角度要求更小,气流分离点更靠后,具有更高的气动效率。通过变形能力试验验证了柔性翼肋结构及蒙皮设计的合理性。

摘要：受热结构的热模态特性试验研究对高超声速飞行器设计校核和飞行安全具有重要的意义。建立了一套考虑气动加热影响的结构热模态试验系统,依据气动加热数值计算得到的结构温度场计算加热温度跟踪控制系统参数,对飞行过程中的瞬态热环境进行模拟,测量各个加热温区的温度随加热时间的变化,验证了加热温度控制的精确性。将智能PID控制技术与传统相位共振方法相结合,提出了模态频率自动跟踪方法,使传统相位共振方法的应用范围扩展至瞬态热环境下时变结构系统的模态试验领域。设计了一个切尖三角形薄板翼面结构试验件,并采用模态频率自动跟踪方法对该结构进行热模态试验,获得了结构的前四阶模态频率随加热时间的变化,并与结构有限元数值计算结果进行比较,试验与计算结果吻合得很好,验证了模态频率自动跟踪方法对热模态测试问题的有效性和准确性。分别通过对瞬态和稳态热环境下结构模态频率试验和计算结果的分析,探讨气动加热产生的结构瞬态温度场对模态频率影响的机理,解释了模态频率随加热时间变化趋势的内在原因。

摘要：为实现螺旋桨轻质量和高固有频率之间的权衡设计,发展了1种桨叶对称削层结构的分区优化方法。为拓宽其高效率的速度和高度范围,应采用变桨距技术,需要设计圆柱形桨叶根部。该桨叶与不同桨距角的桨毂组合装配,可实现人工变桨距,在地面试验中达到高空转速。该螺旋桨采用组合分体式桨毂布局、桨叶内部填充泡沫和碳纤维混合结构,基于NSGA-Ⅱ(non-dominated sorting genetic algorithm),完成了支座固支的桨叶铺层参数优化,得到桨叶质量和频率的Pareto解集,在±10%频率安全裕度外选取最优铺层方案,并与实物测试值对比,结果表明:桨叶质量相对误差2.09%;支座固支的单桨叶频率相对误差9.30%;桨毂固支的组合体频率相对误差2.76%,避开了工作转速共振区间,证明该结构优化方法是合理有效的。

摘要：本文根据控制变形物体边界变化的思想,建立了一种基于动态边界控制的气动优化设计方法。该方法通过在求解非定常流动方程过程中计算设计目标函数随设计变量变化的敏感性导数,这样在优化过程中不再需要求解定常流动方程,或共轭方程,从而使得优化过程得到简化并且便于在不同条件下应用。文中以二维翼型为例,用非定常欧拉方程为基本流动控制方程,针对两种优化设计问题,开展了翼型的优化设计,取得了良好的优化设计结果。

摘要：设计满足鸟撞适航条款要求的飞机薄壁结构,必须进行典型薄壁结构抗鸟撞动响应试验及数值模拟研究。对某飞机机头上壁板薄壁结构进行了鸟撞试验,并采用光滑粒子流体动力学-有限元法(smoothed particle hydrodynamics-finite element method,SPH-FEM),基于商用显式有限元分析软件PAM-CRASH,建立了鸟撞上壁板薄壁结构数值计算模型。计算结果表明,上壁板结构损伤模式主要包括蒙皮撕裂和铆钉断裂,计算结果与试验结果良好的一致性验证了该数值计算模型及方法的合理性。在此基础上,建立了鸟撞典型薄壁结构数值计算模型,研究了鸟弹不同撞击角度和速度下典型薄壁结构蒙皮极限厚度值,结果表明,随着撞击速度的增大,蒙皮极限厚度的变化对撞击角度十分敏感。拟合了典型薄壁结构蒙皮极限厚度与鸟弹撞击角度和速度之间的数学关系,为飞机薄壁结构抗鸟撞设计提供技术支撑。

摘要：高速飞行器翼面结构的热振动试验研究对这类飞行器的设计和安全飞行具有重要的意义。采用时变自回归滑动平均(TARMA)模型方法建立了受热时变结构系统模态频率辨识的数学模型,并用一个数值算例进行了验证。将地面振动测试系统与瞬态热环境模拟系统相结合,设计了翼面结构热振动试验系统并模拟结构的瞬态温度场,同时对纯随机激振力激励下受热时变结构系统的振动位移信号进行测量,并用TARMA模型对时变固有频率进行了辨识,获得了前4阶固有频率随加热时间的变化规律,并将辨识结果与数值计算结果进行了比较,两者误差在5%以内。另外,在稳态均匀热环境下辨识得到的结构系统固有频率变化与数值计算结果也吻合得很好。通过将均匀温度场与瞬态温度场下的结果进行对比分析,指出了瞬态热环境下时变结构的固有频率随加热时间变化的趋势主要由结构材料属性的退化和结构内部不均匀热应力的影响共同决定。

摘要：现有的大迎角非定常气动力建模方法,通常是以一个或多个频率的稳定振动试验数据来预测稳定滞环。然而,飞机快速机动如过失速机动的过程,不可能是持续的稳定振动,而是一个非稳定的动态过程。因此,这个过程中的气动力不会达到稳定滞环,而是始终处于进入滞环的初始非稳定过程中。基于振动理论分析得出,非定常气动力的动态响应过程存在非稳定和稳定两个阶段,传统建模方法着眼于稳定阶段,而飞机的真实机动过程在非稳定阶段。设计了一种适于非线性系统辨识的激励输入,并以最小二乘支持向量机(LS-SVM)方法为例,实现了在大迎角区幅值和频率范围内任意运动的非定常气动力建模。模型训练完成后,用来预测某机翼在不同基准状态下大迎角范围内做俯仰运动时的升力系数、阻力系数和俯仰力矩系数。结果表明,不仅稳定滞环实现了准确预测,进入滞环的初始非稳定过程也得到了准确预测;此外,基准状态对气动力在初始非稳定过程中的特性存在明显影响。进一步的验证还表明,基于稳定滞环数据只能预测到稳定滞环,无法预测进入滞环的非稳定过程。

摘要：孔边应力是复合材料连接设计中强度校核的重要依据,装配间隙对其有明显的影响。针对准各向同性铺层层合板单搭接连接结构,首先采用弹性基剪切梁模型推导了螺杆挠度的解析解,给出挤压载荷沿着层合板厚度方向的分布。在此基础上,将能计及装配间隙的二维情况下孔边挤压应力分布的Persson模型推广到三维情况,得到了孔边挤压应力分布及应力集中系数。理论结果通过三维细节有限元方法进行了验证。最后采用理论方法分析了装配间隙、层合板厚度及钉载对应力集中系数的影响。