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2020(4):22-29.
DOI: 10.19416/j.cnki.1674-9804.2020.04.005
摘要:
为了解决飞机研发过程中，管线路及设备设计自动化程度低的问题。基于CATIA V5进行二次开发，使用API接口和VB语言实现相关工具的搭建，并主要在以下几个方面开展研究：一是在飞机初步设计阶段进行设备的快速布置；二是基于电气设备及周围零部件的空间布置，进行单一DMU管线路通道拓扑，通过EWIS隔离代码定义，规划线束通道的类型，自动分析通道之间的物理隔离距离，并依据EWIS隔离要求规范与自动分析的物理隔离距离进行分析，从而输出全机管线路通道之间的间隙检查结果及分析报告，为后续的通道拓扑优化提供相应的接口及设计规范；三是进行主通道及分支通道拓扑，通过定义通道的直径、通道内布置线缆的规格及不同形式布线的概率，开发工具自动计算EWIS线缆的总长度，并由公式快速计算出该线缆敷设方案的重量，供全机设计时参考。
为了解决飞机研发过程中，管线路及设备设计自动化程度低的问题。基于CATIA V5进行二次开发，使用API接口和VB语言实现相关工具的搭建，并主要在以下几个方面开展研究：一是在飞机初步设计阶段进行设备的快速布置；二是基于电气设备及周围零部件的空间布置，进行单一DMU管线路通道拓扑，通过EWIS隔离代码定义，规划线束通道的类型，自动分析通道之间的物理隔离距离，并依据EWIS隔离要求规范与自动分析的物理隔离距离进行分析，从而输出全机管线路通道之间的间隙检查结果及分析报告，为后续的通道拓扑优化提供相应的接口及设计规范；三是进行主通道及分支通道拓扑，通过定义通道的直径、通道内布置线缆的规格及不同形式布线的概率，开发工具自动计算EWIS线缆的总长度，并由公式快速计算出该线缆敷设方案的重量，供全机设计时参考。
2011(2):46.
摘要:
参考某民用客机座舱盖侧壁板结构的三维模型,基于鸟撞事故过程的特点与规律,在PAM-CRASH 环境中建立了有限元鸟撞模型,计算所得的结果与试验结果吻合较好。根据分析结果,提出了几种侧壁板抗鸟撞设计的优化方案。从装配协调、结构重量损失等各方面比较了各种优化方案,通过有限元鸟撞模型对各方案抗鸟撞性能进行了动响应分析、比较。分析结果表明,加强座舱盖侧壁板结构最薄弱处的刚度,提升整个结构刚度过渡的平滑度,能够非常明显地提升侧壁板结构的抗鸟撞性能。
参考某民用客机座舱盖侧壁板结构的三维模型,基于鸟撞事故过程的特点与规律,在PAM-CRASH 环境中建立了有限元鸟撞模型,计算所得的结果与试验结果吻合较好。根据分析结果,提出了几种侧壁板抗鸟撞设计的优化方案。从装配协调、结构重量损失等各方面比较了各种优化方案,通过有限元鸟撞模型对各方案抗鸟撞性能进行了动响应分析、比较。分析结果表明,加强座舱盖侧壁板结构最薄弱处的刚度,提升整个结构刚度过渡的平滑度,能够非常明显地提升侧壁板结构的抗鸟撞性能。
2021(1):69-75.
DOI: 10.19416/j.cnki.1674-9804.2021.01.010
摘要:
通过试验研究了复合材料机身框承受轴向压缩载荷下的失效模式，并与工程理论计算、有限元分析进行对比。试验研究的框构型包含“C”型框和“Z”型框，试验结果显示，复合材料机身框与蒙皮结构在承受沿框方向的轴向压缩载荷时，首先蒙皮发生局部屈曲；随着载荷的增大，框腹板和内缘也发生局部屈曲，最终导致整个框截面的破坏。对蒙皮局部屈曲采用两加载边简支、两侧边固支的层压平板屈曲工程分析方法，分析结果表明，工程理论计算与试验数据吻合良好，并且理论值具有保守性。对于框腹板及框内缘这类薄壁结构，其边界支持作用弱于简支，导致工程理论计算结果不保守。为了获得框腹板与框内缘更准确的局部屈曲结果，必须采用几何非线性有限元建模分析。
通过试验研究了复合材料机身框承受轴向压缩载荷下的失效模式，并与工程理论计算、有限元分析进行对比。试验研究的框构型包含“C”型框和“Z”型框，试验结果显示，复合材料机身框与蒙皮结构在承受沿框方向的轴向压缩载荷时，首先蒙皮发生局部屈曲；随着载荷的增大，框腹板和内缘也发生局部屈曲，最终导致整个框截面的破坏。对蒙皮局部屈曲采用两加载边简支、两侧边固支的层压平板屈曲工程分析方法，分析结果表明，工程理论计算与试验数据吻合良好，并且理论值具有保守性。对于框腹板及框内缘这类薄壁结构，其边界支持作用弱于简支，导致工程理论计算结果不保守。为了获得框腹板与框内缘更准确的局部屈曲结果，必须采用几何非线性有限元建模分析。
2018(2):52.
DOI: 10.19416/j.cnki.1674-9804.2018.02.010
摘要:
超塑性能在较低应变速率下得到较大变形量，超塑性成型工艺在航空航天领域多用于制造铝合金零件，一般采用气压在高温下实现。为达到最佳成型效果，对其工艺的优化必不可少。对超塑性及其成型工艺做一简介，介绍了采用数值模拟和实验验证提出的超塑性成型工艺优化策略。提出对超塑性成型工艺的优化按单参数优化和多参数优化分类，并给出了相应分类的优化策略，着重给出了成型时间优化中的气压控制和控制空间搜索策略及零件厚度优化，指出了后续研究的方向。
超塑性能在较低应变速率下得到较大变形量，超塑性成型工艺在航空航天领域多用于制造铝合金零件，一般采用气压在高温下实现。为达到最佳成型效果，对其工艺的优化必不可少。对超塑性及其成型工艺做一简介，介绍了采用数值模拟和实验验证提出的超塑性成型工艺优化策略。提出对超塑性成型工艺的优化按单参数优化和多参数优化分类，并给出了相应分类的优化策略，着重给出了成型时间优化中的气压控制和控制空间搜索策略及零件厚度优化，指出了后续研究的方向。
2013(2):81.
摘要:
探讨了民机项目研制设计过程。依据国际航空航天质量系列标准要求、SAE ARP4754A 民用飞机与系统研制指南要求以及项目管理相关知识,运用过程方法分析识别了民机项目研制设计过程,提出了民机项目研制设计过程的过程图,并分析了设计过程与研制阶段的关系,提出了过程方法应用的具体建议。
探讨了民机项目研制设计过程。依据国际航空航天质量系列标准要求、SAE ARP4754A 民用飞机与系统研制指南要求以及项目管理相关知识,运用过程方法分析识别了民机项目研制设计过程,提出了民机项目研制设计过程的过程图,并分析了设计过程与研制阶段的关系,提出了过程方法应用的具体建议。
2017(4):6.
摘要:
先讨论了确定新研发商用飞机设计要求所需的航空市场信息的统计和分析，然后介绍了把航空市场需求转化为飞机设计要求的方法。
先讨论了确定新研发商用飞机设计要求所需的航空市场信息的统计和分析，然后介绍了把航空市场需求转化为飞机设计要求的方法。
2013(3):36.
摘要:
在民用飞机复合材料应用中,关键技术领域包括选材、结构设计、强度分析、制件成型及装配工艺、结构修理、适航等。针对民用飞机复合材料层压板铺层设计方法展开研究,在结构初步设计阶段运用工程方法完成结构铺层设计和尺寸设计。
在民用飞机复合材料应用中,关键技术领域包括选材、结构设计、强度分析、制件成型及装配工艺、结构修理、适航等。针对民用飞机复合材料层压板铺层设计方法展开研究,在结构初步设计阶段运用工程方法完成结构铺层设计和尺寸设计。
2018(3).
DOI: 10.19416/j.cnki.1674-9804.2018.03.021
摘要:
刹车系统对民用飞机的安全运行起着重要作用，而简图页是机组对刹车系统进行检查及操作的重要信息指示来源。通过分析简图页的设计需求及设计理念，并对典型民用飞机刹车系统简图页设计进行研究，提出一种简图页设计优化方案。优化方案从各方面更好地满足了设计需求及设计理念，也更加高效合理且便于机组使用。
刹车系统对民用飞机的安全运行起着重要作用，而简图页是机组对刹车系统进行检查及操作的重要信息指示来源。通过分析简图页的设计需求及设计理念，并对典型民用飞机刹车系统简图页设计进行研究，提出一种简图页设计优化方案。优化方案从各方面更好地满足了设计需求及设计理念，也更加高效合理且便于机组使用。
2014(4):21.
摘要:
气动噪声水平是衡量民用客机设计水平的重要指标之一。在飞机着陆过程中,增升装置缝翼是机体气动噪声的重要噪声源。通过求解非线性扰动方程对增升装置缝翼噪声进行了二维数值模拟研究。分别针对不同来流攻角以及主翼钝后缘和尖后缘研究了缝翼噪音的频率特性。计算结果表明,缝翼缝道内的非定常涡是产生噪声的主要原因,随着来流攻角的减小,缝道内的非定常涡强度增大,活动区域变宽,进而辐射更多 的噪声,从非定常声场及噪声的频率特性来看,缝翼噪声是一种偶极子声源,具有明显的宽频特性,主要噪声源集中在低频到中频段,随着频率增大,噪声幅值逐渐衰减。数值模拟较好地捕捉到了缝翼噪声源的发声机制和频率特性,为噪声控制打下了良好的基础。
气动噪声水平是衡量民用客机设计水平的重要指标之一。在飞机着陆过程中,增升装置缝翼是机体气动噪声的重要噪声源。通过求解非线性扰动方程对增升装置缝翼噪声进行了二维数值模拟研究。分别针对不同来流攻角以及主翼钝后缘和尖后缘研究了缝翼噪音的频率特性。计算结果表明,缝翼缝道内的非定常涡是产生噪声的主要原因,随着来流攻角的减小,缝道内的非定常涡强度增大,活动区域变宽,进而辐射更多 的噪声,从非定常声场及噪声的频率特性来看,缝翼噪声是一种偶极子声源,具有明显的宽频特性,主要噪声源集中在低频到中频段,随着频率增大,噪声幅值逐渐衰减。数值模拟较好地捕捉到了缝翼噪声源的发声机制和频率特性,为噪声控制打下了良好的基础。
2020(3):1-6.
DOI: 10.19416/j.cnki.1674-9804.2020.03.001
摘要:
为做好飞机结构防火设计与失火修理，给出了飞机结构防火设计原则及要求，飞机防火材料选取不易着火或防火材料，总体布置上避免油气混合，并合理布置探测系统。如果万一发生飞机失火，提供了失火修理原则及要求，提出失火修理方法及流程：失火后，需要对飞机着火点、着火区、着火原因进行分析界定，检查过火区范围及程度，确定修理方案，尽快开展修理工作，降低事故等级，满足飞机结构完整性及功能使用要求，保证飞行安全。
为做好飞机结构防火设计与失火修理，给出了飞机结构防火设计原则及要求，飞机防火材料选取不易着火或防火材料，总体布置上避免油气混合，并合理布置探测系统。如果万一发生飞机失火，提供了失火修理原则及要求，提出失火修理方法及流程：失火后，需要对飞机着火点、着火区、着火原因进行分析界定，检查过火区范围及程度，确定修理方案，尽快开展修理工作，降低事故等级，满足飞机结构完整性及功能使用要求，保证飞行安全。
2013(2):68.
摘要:
随着四横四纵高铁网络的逐年开通运行,国内数以百计的城市对航线客流量都会受到高铁开通的分流影响。建立高铁网络对航空旅客的分流模型,使其能够定量地分析高铁网络对航空客运市场的整体分流影响或单一高铁线路开通时的区域分流影响,有助于准确地预测国内航空运输市场的发展与变化。分流模型采用了计量经济学方法,以旅行时间差和票价浮动作为基本变量,收集国内外航空运输数据和高铁运营数据进行统计分析,得出四横四纵高铁网络对整体航空市场和京沪航线上的分流效应。高铁网络对航空旅客分流影响研究将对国内航空运输市场预测和航线优化产生重要的作用。
随着四横四纵高铁网络的逐年开通运行,国内数以百计的城市对航线客流量都会受到高铁开通的分流影响。建立高铁网络对航空旅客的分流模型,使其能够定量地分析高铁网络对航空客运市场的整体分流影响或单一高铁线路开通时的区域分流影响,有助于准确地预测国内航空运输市场的发展与变化。分流模型采用了计量经济学方法,以旅行时间差和票价浮动作为基本变量,收集国内外航空运输数据和高铁运营数据进行统计分析,得出四横四纵高铁网络对整体航空市场和京沪航线上的分流效应。高铁网络对航空旅客分流影响研究将对国内航空运输市场预测和航线优化产生重要的作用。
2020(1):61-69.
DOI: 10.19416/j.cnki.1674-9804.2020.01.012
摘要:
针对民机成本问题开展分析，其重要性在民用航空市场上日益凸显。由于成本的范畴广泛，关系复杂，采用系统工程的分析方法对其进行研究，捕获相关利益攸关方的需求，建立民机成本的功能模型和功能分解树，并针对“降低直接运营成本（Direct Operation Cost，以下简称DOC ）”这一子功能开展具体的分析。同时，确定直接运营成本的飞机级设计需求，并将其分解至系统层级，并针对“降低燃油成本”和“降低直接维修成本”这两个具体需求开展设计、验证和优化流程与方法的探讨，为民用飞机的成本研究问题提供参考。
针对民机成本问题开展分析，其重要性在民用航空市场上日益凸显。由于成本的范畴广泛，关系复杂，采用系统工程的分析方法对其进行研究，捕获相关利益攸关方的需求，建立民机成本的功能模型和功能分解树，并针对“降低直接运营成本（Direct Operation Cost，以下简称DOC ）”这一子功能开展具体的分析。同时，确定直接运营成本的飞机级设计需求，并将其分解至系统层级，并针对“降低燃油成本”和“降低直接维修成本”这两个具体需求开展设计、验证和优化流程与方法的探讨，为民用飞机的成本研究问题提供参考。
2016(2):28.
摘要:
复合材料作为一种优良的航空材料,具有比强度高、比刚度大,材料力学性能可设计等优点。复合材料中央翼后梁因制造性和维护性要求需要开孔,由于复合材料各向异性的特点,其开口加强结构设计比金属结构更为复杂。通过中央翼复合材料后梁大开口设计并开展试验研究,对飞机中央翼复合材料后梁开口结构设计提供技术支持。
复合材料作为一种优良的航空材料,具有比强度高、比刚度大,材料力学性能可设计等优点。复合材料中央翼后梁因制造性和维护性要求需要开孔,由于复合材料各向异性的特点,其开口加强结构设计比金属结构更为复杂。通过中央翼复合材料后梁大开口设计并开展试验研究,对飞机中央翼复合材料后梁开口结构设计提供技术支持。
2012(3):49.
摘要:
机翼对接设计是飞机结构设计的一个重要环节,其设计的好坏关系到飞机的飞行性能和使用安全性能。基于国外先进民用客机外翼与中央翼的对接结构形式,设计了两种复合材料机翼下壁板的对接形式,并对其连接强度和失效模式进行了研究。利用商业有限元软件ABAQUS 结合内聚力单元模型,模拟壁板蒙皮/ 缘条界面的失效,并获得不同对接形式构件的脱胶起始位置;通过引入Hashin 失效准则的有限元模型研究拉伸载荷下对接构件的承载能力,并校核了螺栓强度;最后,比较分析了两种构件的最终失效模式,为复合材料关键连接区的细节设计提供一种有效的方法。
机翼对接设计是飞机结构设计的一个重要环节,其设计的好坏关系到飞机的飞行性能和使用安全性能。基于国外先进民用客机外翼与中央翼的对接结构形式,设计了两种复合材料机翼下壁板的对接形式,并对其连接强度和失效模式进行了研究。利用商业有限元软件ABAQUS 结合内聚力单元模型,模拟壁板蒙皮/ 缘条界面的失效,并获得不同对接形式构件的脱胶起始位置;通过引入Hashin 失效准则的有限元模型研究拉伸载荷下对接构件的承载能力,并校核了螺栓强度;最后,比较分析了两种构件的最终失效模式,为复合材料关键连接区的细节设计提供一种有效的方法。
2014(3):35.
摘要:
中国民用航空规章运输类飞机适航标准25.303要求采用1.5的安全系数,该要求同其他相关适航条款,例如25.307“结构符合性的证明”、25.603“材料”、25.605“制造方法”、25.613“材料的强度性能和材料的设计值”等,共同保证了飞机结构的高可靠性。理论上,当材料、载荷、分析等方面的不确定性降低,采用低于1.5的安全系数可以保证结构具有同等的高可靠性;另一方面,当材料、载荷、分析等方面的不确定性大于目前适航规章所允许的水平,通过采用大于1.5的安全系数也可以保证结构具有等同的高可靠性。为了在民用运输类飞机的适航取证/ 审定过程中,在保证结构可靠性的前提下,能够根据具体情况适当调整结构安全系数,在综合研究中国民用航空规章第25部《运输类飞机适航标准》相关条款内在联系的基础上,探讨了载荷、材料性能、分析方法等不确定性对飞机结构安全系数的贡献。研究结果表明,目前1.5的飞机结构安全系数,用于考虑载荷、材料性能、分析方法等不确定性的系数分量分别为1.2、1.12、1.116.
中国民用航空规章运输类飞机适航标准25.303要求采用1.5的安全系数,该要求同其他相关适航条款,例如25.307“结构符合性的证明”、25.603“材料”、25.605“制造方法”、25.613“材料的强度性能和材料的设计值”等,共同保证了飞机结构的高可靠性。理论上,当材料、载荷、分析等方面的不确定性降低,采用低于1.5的安全系数可以保证结构具有同等的高可靠性;另一方面,当材料、载荷、分析等方面的不确定性大于目前适航规章所允许的水平,通过采用大于1.5的安全系数也可以保证结构具有等同的高可靠性。为了在民用运输类飞机的适航取证/ 审定过程中,在保证结构可靠性的前提下,能够根据具体情况适当调整结构安全系数,在综合研究中国民用航空规章第25部《运输类飞机适航标准》相关条款内在联系的基础上,探讨了载荷、材料性能、分析方法等不确定性对飞机结构安全系数的贡献。研究结果表明,目前1.5的飞机结构安全系数,用于考虑载荷、材料性能、分析方法等不确定性的系数分量分别为1.2、1.12、1.116.
2012(4):28.
摘要:
对7种型号民机的地面扰流板伸出自动控制逻辑进行了对比研究,对地面扰流板待命、完全与部分伸出、主轮接地、推力手柄位置等方面进行了分析讨论;最后以A320 为例,就着陆时冲出跑道和发生弹跳两种情况,分析了地面扰流板伸出自动控制逻辑对飞行安全的影响。分析表明,完善的地面扰流板伸出自动控制逻辑,可以提升对飞行操作的容错性,降低因人为因素导致飞行事故的可能性。
对7种型号民机的地面扰流板伸出自动控制逻辑进行了对比研究,对地面扰流板待命、完全与部分伸出、主轮接地、推力手柄位置等方面进行了分析讨论;最后以A320 为例,就着陆时冲出跑道和发生弹跳两种情况,分析了地面扰流板伸出自动控制逻辑对飞行安全的影响。分析表明,完善的地面扰流板伸出自动控制逻辑,可以提升对飞行操作的容错性,降低因人为因素导致飞行事故的可能性。
2014(2):6.
摘要:
我国正在开展大型客机的研制工作,增升装置设计是其中的关键技术之一。借鉴A350和波音787的后缘增升装置及其机构特点,研究了后缘铰链襟翼气动和机构一体化的设计。后缘铰链襟翼,是利用简单铰链机构驱动的后缘单缝襟翼增升装置,该机构由于构造简单、维护方便、制造成本低等优点备受青睐。详细介绍了基于CATIA二次开发创建的后缘铰链襟翼气动机构一体化设计模块,并嵌入到原大型飞机增升装置气动机构一体化设计平台上,获得较好的效果,为我国未来大型客机增升装置设计奠定了技术储备。
我国正在开展大型客机的研制工作,增升装置设计是其中的关键技术之一。借鉴A350和波音787的后缘增升装置及其机构特点,研究了后缘铰链襟翼气动和机构一体化的设计。后缘铰链襟翼,是利用简单铰链机构驱动的后缘单缝襟翼增升装置,该机构由于构造简单、维护方便、制造成本低等优点备受青睐。详细介绍了基于CATIA二次开发创建的后缘铰链襟翼气动机构一体化设计模块,并嵌入到原大型飞机增升装置气动机构一体化设计平台上,获得较好的效果,为我国未来大型客机增升装置设计奠定了技术储备。
18 商用飞机的经济性设计
2014(1):1.
摘要:
介绍商用飞机经济性设计的定义,阐述商用飞机经济性设计的主要研究内容,提出商用飞机设计使用的指标框架体系。在此基础上,给出商用飞机经济性设计的主要方法和分析模型。最后提出民机经济性设计的研究方向。
介绍商用飞机经济性设计的定义,阐述商用飞机经济性设计的主要研究内容,提出商用飞机设计使用的指标框架体系。在此基础上,给出商用飞机经济性设计的主要方法和分析模型。最后提出民机经济性设计的研究方向。
2020(1):16-23.
DOI: 10.19416/j.cnki.1674-9804.2020.01.004
摘要:
提出了一个大型飞机复合材料机翼受强度约束条件下的优化问题，基于机翼结构的初步设计进行了设计优化。通过OptiStruct商业软件来完成优化过程，OptiStruct是一个效率高、精确独立的有限元求解器，目前也被广泛应用于航空航天工业中。根据设计目标，优化过程中将机翼上下蒙皮复合材料的层压厚度作为设计变量，优化后的结构重量减少了25.07%。在实际生产限制条件下，为了使设计结果趋于保守，对优化后的层板厚度进行了调整，适当增加了厚度，导致结构重量略有增加，但是最终的重量减少仍然超过20%，证明该方法在实现复合材料机翼结构的轻量化设计中具有实用性，可在机翼设计阶段的静强度评估中进行应用。
提出了一个大型飞机复合材料机翼受强度约束条件下的优化问题，基于机翼结构的初步设计进行了设计优化。通过OptiStruct商业软件来完成优化过程，OptiStruct是一个效率高、精确独立的有限元求解器，目前也被广泛应用于航空航天工业中。根据设计目标，优化过程中将机翼上下蒙皮复合材料的层压厚度作为设计变量，优化后的结构重量减少了25.07%。在实际生产限制条件下，为了使设计结果趋于保守，对优化后的层板厚度进行了调整，适当增加了厚度，导致结构重量略有增加，但是最终的重量减少仍然超过20%，证明该方法在实现复合材料机翼结构的轻量化设计中具有实用性，可在机翼设计阶段的静强度评估中进行应用。
2015(3):40.
摘要:
长桁梢部是飞机壁板设计中的关键细节特征,也是飞机壁板设计的难点之一。通过某型飞机下壁板长桁梢部结构静力拉伸试验,对长桁梢部的静力失效模式,传力特性进行试验研究,并对15°、30°和45°三种典型斜削角度的长桁梢部结构进行了对比分析。试验结果表明,长桁梢部在第一排紧固件位置以蒙皮剪切的形式破坏;应变分析表明长桁梢部在斜削段存在局部弯曲;三种斜削角度中,30°斜削角度最优。试验结果为某型飞机下壁板长桁梢部设计提供了依据。
长桁梢部是飞机壁板设计中的关键细节特征,也是飞机壁板设计的难点之一。通过某型飞机下壁板长桁梢部结构静力拉伸试验,对长桁梢部的静力失效模式,传力特性进行试验研究,并对15°、30°和45°三种典型斜削角度的长桁梢部结构进行了对比分析。试验结果表明,长桁梢部在第一排紧固件位置以蒙皮剪切的形式破坏;应变分析表明长桁梢部在斜削段存在局部弯曲;三种斜削角度中,30°斜削角度最优。试验结果为某型飞机下壁板长桁梢部设计提供了依据。
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