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    复合材料应用
    摘要:
    复合材料是确立我国大型民机产业竞争优势的重要因素之一。首先,梳理了大型民机复合材料产业上游、中游和下游的细分行业。随后,采用钻石模型,从六个维度对我国大型民机复合材料产业竞争力进行了分析,包括:1)资金、软硬件和人才队伍等生产要素的优势和不足;2)我国民航运输业、大型民机制造业的巨大市场需求;3)我国大型民机复合材料产业链的健全和快速发展;4)国内飞机主制造商的资源整合及国外主制造商的战略举措;5)国家和地方的政策支持;6)大型民机复合材料应用和产业发展的发展机遇等。最后,根据钻石理论,基于我国大型民机复合材料产业现状分析,从“政用产学研”五方面,提出提升我国大型民机复合材料产业竞争力的建议措施。钻石模型可以为我国大型民机复合材料产业规划制定和相关研发企业决策提供指导。
    摘要:
    为了适应飞机舱门密封件研制周期较短以及正向设计的发展趋势,基于Abaqus-Isight软件对飞机舱门密封件进行仿真分析和优化设计,同时校准了材料参数,提出了两种对飞机舱门密封件的优化设计方法,通过对比得到更优的密封件结构。通过试验得到橡胶与织物的材料参数,基于Abaqus-Isight对材料参数进行校核,通过试验得到的压缩试验曲线对材料参数进行修正,得到与成品试验拟合度更高的材料参数;基于Abaqus-Isight对飞机舱门密封件进行DOE正交试验优化设计,将产品结构参数作为变量,压缩力、接触压力、摩擦损耗能作为优化目标,可以得到局部最优结构;将DOE正交试验结果拟合得到近似模型,通过Isight的近似模型算法得到全局最优结构,综合评估采用近似模型算法能够得到更为优异的结果。
    摘要:
    随着民用飞机的不断发展,复合材料在民用飞机上的使用比例越来越高,复材与金属的混杂连接结构细节也越来越多。民用飞机使用的环境温度包线大,在-75 ℃~55 ℃之间,研究金属与复合材料混杂连接结构的热应力及应变具有必要性。使用控制变量法和对比法,通过有限元建模计算,研究不同厚度的铝合金和钛合金与同一种复合材料连接的结构热应力与应变。结果表明,在相同温度载荷及金属厚度在3 mm~6 mm之间时,复合材料的热应变与钛合金结构厚度成反相关,且钛合金框的热应力比复合材料蒙皮的热应变对钛合金框厚度的变化更敏感;复合材料的热应变与铝合金结构的厚度变化成正相关;钛合金框结构的热应力与自身厚度成反相关,铝合金框结构的热应力与自身厚度成反相关。研究结果具有一定借鉴意义和价值。
    摘要:
    为研究金属及复材对机舱壁板隔声量的影响,建立了隔声量的统计能量模型,并通过均质铝板隔声量的理论计算结果及有限元仿真结果验证其有效性,利用该统计能量模型分析了不同铺层方式对复材板隔声量的影响,对比了等厚度、等面密度条件下金属板和复材板的隔声性能差异,最后通过铺设阻尼优化了复材板的隔声性能。分析结果表明:单向层厚度以及铺层层数的改变对复材板隔声量影响很小;厚度相同时,铝板的隔声量明显高于复材板,而面密度相同时,在高于2 500 Hz的高频段,铝板的隔声量高于复材板,其余频率下二者隔声量相近;阻尼优化后的复材板与优化前相比在2 500 Hz、3 150 Hz和4 000 Hz三个频率处隔声量分别提升1 dB、4.1 dB和18.6 dB,其他频率处隔声量变化较小,证明使用阻尼材料可以有效提高复材板的隔声性能。
    总体气动
    摘要:
    民用飞机通过机载大气数据传感器测量飞机所处环境下的大气总压与静压,并计算空速。为研究民用飞机总压传感器布局位置的气动特性,采用CFD数值计算手段得到不同迎角和侧滑角工况下机头附近的流场,通过候选总压探头布局位置的局部气流角度和探头总压损失曲线获得不同工况下的总压损失和空速误差。当局部角度曲线斜率低且各曲线聚集时,是总压探头的理想最优布局位置,探头局部气流角对迎角和侧滑角均不敏感,能同时保证横向和纵向气动特性最优;通过探头位置的局部气流角度并结合风洞试验获得的总压损失系数分布曲线进行总压损失预估,该方法对总压损失的预测准确有效,预测精度满足要求,可用来进行空速误差估算;总压探头布局位置的选取需结合民用飞机实际运行的侧滑角/迎角包线综合判断。
    摘要:
    采用非定常DDES方法研究了缝翼滑轨系统的时均流动特性和瞬态流动特性,并进一步采用FW-H方法对其远场气动噪声特性进行了评估分析。计算结果表明:1)相比无轨无舱构型,有轨无舱构型在滑轨根部上方出现了流场强脉动区。有轨有舱构型则进一步在滑轨舱内和主翼上翼面出现了更大的流场强脉动区;2)滑轨周围出现了类似方柱绕流的弦向涡对结构,并沿着机翼弦向不断扩张,而后受到滑轨舱空腔壁面的限制和挤压,最终破碎为大量的小涡并耗散消失;3)在展向对称面上,无轨无舱构型接近于典型的偶极子噪声;有轨无舱构型也接近于偶极子噪声,其主轴方向稍沿顺时针转动;有轨有舱构型则表现出非对称性;4)在270°方位角,滑轨和滑轨舱带来的总声压级增量分别为7 dB左右和2 dB左右。
    结构与强度
    摘要:
    在民机研制过程中,设计要求机载设备所能承受的振动量值需高于标准中规定的量值,而实际上由于供应商设备是货架产品,不一定按照DO-160G规范中所规定标准谱开展振动环境试验。为满足设备振动环境试验要求,在支架装机使用前需要采用相应的减振措施来降低设备处响应。以某型支架为研究对象,对典型支架进行了模态及随机响应分析,并对假件及安装支架实施了正弦扫频试验。依照各方向的扫频试验数据对有限元模型各阶响应进行动力学模型修正,添加刚度及阻尼单元。修正后的模态频率误差在2%以内,相应模态频率处的峰值误差在5%以内。随后对假件支架系统开展了隔振设计,通过在支架与机身连接处增加隔振器及粘贴阻尼层的方式,使得隔振后的仿真随机响应低于DO-160G标准谱20 dB,结果表明隔振措施有效。
    摘要:
    副翼舱是民用飞机重要部件之一,主要作用为连接副翼并对安装副翼提供支持,将副翼的气动载荷传递到主翼盒上。当受到气动力及其他激励时副翼舱结构产生结构振动响应。副翼舱结构振动疲劳寿命需满足民用飞机适航条款要求,为表明满足适航条款符合性,对随机动载荷激励下副翼舱结构进行振动疲劳寿命预计具有重要意义。以民用飞机副翼舱结构为研究对象,基于试飞实测应变数据、金属材料的随机振动S-N曲线和改进声疲劳寿命估算法,提出了一种适用于振动疲劳寿命预计的工程处理方法。通过飞行试验、有限元仿真、数据分析等相结合的方法进行副翼舱结构优化前后的振动疲劳寿命预计。副翼舱结构优化前损伤位置预测寿命最低为59飞行小时,符合实际损伤位置寿命情况。副翼舱结构优化后应力水平明显降低,寿命满足要求。结果表明:基于实测数据的副翼舱结构振动疲劳寿命预计方法有效,可作为振动疲劳寿命预计的工程处理方法。
    摘要:
    优秀的飞机结构设计是民用飞机取得商业成功的必备条件,需要通过结构的可制造性设计来实现。面向可制造性设计可以大幅度降低民用飞机结构的成本、提高质量和可靠性,并缩短研发周期。越早启动面向可制造性设计收益就越大,在设计初始阶段就考虑可制造性,可以降低在制造阶段进行大量修改的时间和费用。飞机结构设计在满足功能和强度性能设计要求的情况下,还要考虑其他几个可制造性关键因素:简单的设计、材料的选择、合适的公差、灵活的备选制造方案以及技术数据的清晰和简洁。零件可制造性设计中材料和工艺的最佳组合可以通过一个程序性的方法对设计目标的三个方面进行权衡分析来获得。还提供了可制造性检查单,可以用来对零件和装配设计的可制造性进行评估。
    摘要:
    依据APU舱排液相关的适航条款要求,在10 min内需要通过排液结构排出超过90%的舱内积液且不增加额外着火风险。由于舱门为APU舱的主要排液结构,为满足适航要求,目前已有针对民用飞机APU舱门排液分析方法的研究工作,主要从结构总体布局的角度出发,假定全APU舱存在唯一确定排液口,讨论分析了排液口尺寸与排液速率的关系。但对于局部结构的排液能力鲜有讨论,当APU舱门采用分段密封件布局时,不当的结构外形以及不合理的尺寸设计,可能导致可燃液体从密封搭接位置泄露,从而增加意外着火的风险,因此局部结构的排液设计对于舱内液体安全有效的排放同样十分重要。基于大型客机APU舱门的排液需求,分析了舱门局部积液结构的排液能力以及相关影响因素,针对此类因素,确定其设计要点,并分别给出了对应的结构优化措施。
    机载系统
    摘要:
    飞机在飞行过程中遭遇结冰气象,尤其是过冷大水滴结冰条件所导致的机翼结冰,将严重影响飞机的气动性能与操纵品质,从而导致飞行故障或飞行事故,是飞机飞行安全的重要影响因素,是飞机研制中必须重点解决的难题。虽然针对结冰已建立有多种计算仿真程序,但快速获得结冰模拟冰形,包括过冷大水滴条件下的结冰模型是工程师们一直追求的解决方案。利用前向多层神经网络,尝试建立了一种针对待机状态下的机翼结冰模型。此方法基于坐标转换原理,将获取的采用直角坐标表达的标准翼型的机翼结冰数据转换为对应的极坐标表达的数据,以飞行参数、气象参数和极坐标角度作为输入,极坐标模值作为输出训练构建出此种机翼结冰模型。使用所建立的模型,仿真预测结果表明该计算方法具备快速性和精确性,其计算精度可满足实际要求。
    摘要:
    民机燃油箱系统的闪电防护是燃油箱安全的重要研究范畴,本文依据FAA的25-146号修正案和咨询通告AC25.954-1,介绍了民用飞机燃油箱系统闪电防护分析方法。在点火源防护分析思路的基础上,针对闪电引起的点火源,在明确飞机闪电分区后,可通过容错类设计或非容错类设计分别开展分析。针对容错类设计,可仅通过证明防护设计特征有效且可靠来表明符合性,无需进一步分析失效概率。针对非容错类设计,通过定性和定量分析法进行评估。在定性分析时,需评估非容错特征失效且引起点火源的概率小于1E-5。在定量分析中,可结合燃油箱可燃性、关键闪电和防护特征失效概率确保闪电引起燃油蒸气点燃的概率为极不可能。同时,根据闪电环境定义的电流振幅和波形对防护设计特征进行有效性验证。
    摘要:
    为满足民机燃油系统和惰化系统研制过程中对燃油箱热分析的多元化需求,采用Matlab/Simulink软件,针对一典型窄体干线客机燃油箱采用集总参数法建立热模型,通过对部分对流传热过程建模优化,同时在各个计算环节融入实际工程数据,最终经试飞数据校核修正,热模型对主油箱的仿真误差小于±2 ℃。通过对燃油结冰气象条件试飞热分析、燃油系统热气候条件试飞热分析、燃油箱差异对油温影响热分析等多种工程场景的算例研究,展示了燃油箱热模型在民机研制中的典型工程应用。为进一步提升热模型通用性与易用性,结合工程经验,通过关键输入参数化、集成飞行参数自动生成模块和油量分配计算模块,形成具有独立操作界面的工程应用型燃油箱热分析工具,为民机燃油箱热模型的高效工程应用提供一种参考。
    摘要:
    民机废水系统是保障乘员舒适性和个人卫生的重要系统,而废水系统管路气液固三相流动特性分析是其关键技术难点之一。通过对民用飞机废水系统进行研究,采用CFD-DEM模型对马桶底部和废水输送管路中的气液固三相流动过程进行仿真计算,对废水系统管路的气液固三相的流动形态和流动特性进行分析,得到了液相和固相的流动时间。结果表明:废水管路中固相和液相沿运动方向呈贴壁螺旋流动,并且气相速度大的区域湍动能越大,因此对于气液固三相流动而言,气相的运动占主导;截面平均速度气相最大,液相次之,固相最小;系统静压沿管路轴向不断下降,总压损失随时间不断减小。通过对民机废水系统流动性能的分析,为废水系统设计提供设计输入,具有指导意义。
    摘要:
    飞机巡航中的机翼结冰情况是关系到飞行安全的重大实际问题之一,如果能够实时监测甚至根据环境提前预测机翼结冰过程和状况,对改进机翼防除冰设计、规避飞行危险都具有重大意义。数字孪生技术作为5G信息时代中新兴的技术,为物理过程的虚拟呈现提供了新的思路与解决方案、同时数字孪生技术结合人工智能等技术,同样可以应用于飞机巡航中机翼结冰物理过程,对实时监测与预测提供了新的技术保证。从数字孪生的角度出发,以机翼结冰神经网络模型为切入点,设计实现了一款基于数字孪生和人工智能技术的巡航中机翼结冰二维过程快速呈现软件系统。软件获取飞机巡航结冰参数与飞行参数,运行结果能够利用动态显示方式,呈现飞机巡航中机翼结冰全生命周期。
    试验试飞
    摘要:
    只在地面使用的反推力装置,一方面根据CCAR 25.933的要求在空中要防止意外打开;另一方面在地面使用时要求迅速可靠地打开,因此判断飞机在“地面”或“空中”成为反推控制系统的一个重要设计内容,若该条件判定飞机在地面的约束过于严格,则飞机着陆时反推不能尽早打开,影响反推在飞机高速时高效发挥作用;反之,若判定飞机在地面的约束过于宽松,则会增加反推在空中意外打开的概率,影响安全。分析了几种现役民航飞机的反推“地面/空中”判定条件,认为飞机后轮刚刚触地(但不一定触发轮载信号)是一个较好的“地面/空中”判定条件,设计时应注意判定条件须保持一定的独立性:不能因某一判定信号故障,导致反推、减速板或刹车中任何两个同时不能工作;不能因减速板或刹车的工作状态导致反推力装置不能打开,同时注意判定条件会影响适航的验证方法。
    摘要:
    中国商飞试飞中心,上海 201323) : 民机首飞空速校准问题直接影响首飞安全,得到了相关从业者的普遍重视,然而系统性的研究多局限于各公司内部。通过对首飞空速校准的意义进行总结,对拖锥法、伴飞法和GPS四边法等常见的首飞空速校准的方法进行系统性介绍,并基于实际工作经验给出了针对空速校准,在首飞准备、首飞任务设计、首飞安全保障以及首飞机组训练等方面的建议。此外,针对国内民机首飞的实际特点,提出了一种改进的GPS空速校准方法,给出了改进的GPS空速校准法的具体试飞方法、数据处理方法,对该方法的误差来源进行了分析,并将该方法与其他传统方法进行了对比。结果表明,该方法不需要专门的试飞动作和测试改装,可以节省宝贵的首飞时间,同时大大降低实施的难度,可供其它民机型号首飞工作参考。
    摘要:
    截止2019年年底,中国民航现有固定翼运输类机队规模约3 800架,发动机约7 600台,以航线统计的发动机平均滑耗0.23夸脱/小时进行估算,滑油年消耗量不少于5 200万夸脱,估值约7.9亿元人民币。现阶段,我国民用航空发动机滑油严重依赖进口,显然不利于航空工业的健康成长。因此加速国产滑油适航取证并投入航线运营的工作,不但能够解决我国民用客机长期对进口滑油的依赖,更具备广阔的市场前景和经济战略价值。随着民用航空设备和部件的国产化进程加速,国产滑油的技术指标已经达到同行业领先水平。由于国内现有民航飞机发动机均为国外制造,同时受限于现行国际通用的民用航空滑油取证体系,我国自主研制的滑油适航取证面临诸多困难。对民用航空发动机滑油投入航线运行前所需开展的鉴定试验进行研究,用于支持和推进我国自主研制的滑油油料尽快投入航线使用。
    摘要:
    滚动轴承的平均故障前时间(MTTF)和平均失效率是旋转类机械设备可靠性预计和分析的重要基础数据,传统源于统计样本信息的滚动轴承MTTF和失效率数据可信度不高,难以约束滚动轴承的可靠性定量设计。为得到可信度更高的滚动轴承MTTF,利用滚动轴承疲劳寿命计算方法,基于滚动轴承寿命与可靠度的关系研究,推导了威布尔分布的MTTF和平均失效率计算公式,提出一种滚动轴承MTTF和平均失效率的计算方法和流程,给出了滚动轴承MTTF和平均失效率的计算示例。解决了利用设计参数(工作寿命、可靠度、动载荷等)计算滚动轴承MTTF和平均失效率的问题,可为滚动轴承及其配套产品的可靠性预计和分析提供数据和方法支持。
    市场研究
    摘要:
    客舱安全直接影响飞机的整体安全水平。通过分析民机客舱安全定义及内涵,将客舱安全归纳为客舱安全设计和客舱安全管理两大类。根据适航条款,对客舱安全保障措施进行了分析。基于动态客舱应急撤离实验环境,通过实验验证了应急出口打开时间、应急出口撤离率、乘务员职责等保障措施。实验表明,翼上Ⅲ型应急出口的平均撤离速率为1.12人/s,平均人流量为1.21s/人,与FAA的试验结果基本一致。前登机门(C型)的平均撤离速率为0.41人/s,平均人流量为2.27s/人,与FAA差异较大,原因在于FAA试验没有配置充气滑梯。客舱离地较高,参试人员在滑梯处的犹豫和不正确的跳下滑梯姿势是影响出口撤离率和滑梯平均人流量的主要因素。乘务员对应急撤离起着重要的作用,舱内烟雾对应急撤离有一定影响,面罩脱落基本上不影响人员的撤离。
    摘要:
    民用飞机电子设备舱(EE舱)通风冷却功能是保证舱内各系统的电子设备安全、正常工作的基础功能。随着民用飞机航电系统集成化程度的不断提高,越来越多系统的电子设备放置在EE舱内,通风冷却功能也越来越重要。若通风冷却功能失效,如何确定电子设备舱内设备工作情况、如何确定失效设备对飞机的影响、如何确定该失效模式的影响等级,这些问题急需解决。通过制定确定失效场景、判断直接影响、分析间接影响和分析全机综合影响的原则,研究基于级联影响分析技术的EE舱通风冷却功能失效影响定级问题。通过分析EE舱通风冷却系统架构和功能,确定通风冷却功能失效机理,定义通风冷却失效场景。通过级联影响分析技术,分析通风冷却失效对全机系统和整机的影响,适用于通风冷却失效全机综合安全性评估,为通风冷却功能失效影响定级提供技术支撑。
    摘要:
    随着数字化技术的发展,民用飞机会在飞行各阶段产生大量数据,这些数据的利用及处理将提升飞机运营的经济性、安全性与舒适性。为了适应未来互联飞机对海量数据交换与传输的迫切需求,满足民用飞机对无线通信服务质量(QoS)的要求,有必要充分利用并合理分配多种现有和未来的空天地无线通信链路资源。分析了互联飞机的概念、生态系统及其对空天地网络的网络需求,研究了地面异构移动互联网采用的紧耦合和松耦合两种融合方法,采用了网络体系融合、IP网络和非IP网络融合及终端融合等多种融合手段,提出了适应于多种通信链路与网络体系特点的一体化空天地无线通信链路的融合架构,并对网络协议栈、网络安全以及集成验证提出了初步考虑。
    摘要:
    当前国内商用飞机研制和制造技术快速发展,在探索实施分阶段管控的背景下,国内商用飞机研制程序有待进一步细化和统一认识。制造技术、信息技术和管理的全面发展改变了原有的商用飞机研制模式,归纳梳理了商用飞机研制原则,分析了国际主流商用飞机制造商的研制阶段划分原则和先进方法在商用飞机研制中的应用情况,首次对商用飞机研制分阶段管控进行了定义,并结合现有型号研制经验和实际需求,初步提出了基于门禁管控实施并行工程的商用飞机研制过程模式和模型,对需求确认、方案设计、生产制造、集成验证、运行支持等研制活动的实施时机进行了初步研究,分析了门禁评审和研制过程的逻辑关系,希望对商用飞机研制程序细化和实际工作安排提供参考。
    摘要:
    针对签派放行非执勤期难以获取运行信息,交班时间不足以全面提示风险信息的缺点,设计并实现了一种基于.NET平台的飞行签派岗前风险提示系统。首先,设计了系统与组网架构,根据航空公司运行指挥部门的架构,将用户的权限分为管理员、高级用户和普通用户,分别对应席位的维护人员、放行主班和席位值班员。其次,分析了软件的需求,根据签派放行中的实际工作流程,提出软件应具有客户端身份验证模块、信息圈阅模块、信息查询模块、信息录入模块、信息审核模块,并阐述了这些模块的逻辑关系和具体实现方法。再次,通过放行签派员的情景意识规律,建立了一种基于TOPSIS的信息重要度排序机制,将重要信息优先提示。最后,通过C#语言实现了该软件,并验证了该软件在航空公司实际一线运行中的运行效果。
    摘要:
    大型民用运输类航空器在商业运行中,对维护或改装等工作所依据的技术数据变更进行技术评估,例如当航空承运人执行与制造商颁发的各类持续适航文件或服务文件中数据不同的标准和操作时,如何高效地确保这些技术变更满足适用的适航标准和程序,非常值得研究。美国联邦航空管理局(FAA)飞机认证和飞行标准服务部门共同开发了咨询通告AC 120-77 MAINTENANCE AND ALTERATION DATA,其提供了一种可以实施但并不唯一的方法,该AC不是强制性的,也不是法规。结合AC 120-77以及行业实践,讨论一套方法,使航空公司能够利用可靠的依据,安全并且更加高效地确保所执行的维护、变更或继续使用的状态符合适用的法规和现有政策,能够为日常运行中飞机维修技术方案的制定和工程决策提供安全并且更加高效的技术保障。
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    优先出版日期:  2022-08-07 , DOI: 10.19416/j.issn.1674-9804.2022.09.202207011
    摘要:
    本文阐述了飞机构型管理、设计模块、配置结构的基本概念和之间的关系,通过对民用涡桨支线飞机基于模块的飞机构型配置方法的研究,按照民用飞机研制阶段的工作内容和特点,给出了民用涡桨支线飞机在研制批阶段和批生产阶段不同的构型配置方案,使飞机构型定义明确,状态清楚,实现飞机全生命周期产品数据的唯一性、有效性和追溯性。
    优先出版日期:  2022-08-05 , DOI:
    摘要:
    通用航空产业是新兴的技术产业,其发展能力是民用航空产业的重要环节,是整个国家的航空产业的重要组成部分,同时也对国民经济发展具有着重大推动作用。通过采用数值分析的线性回归方程及拟合的方法来预测出未来中国十年的通用航空飞机的数量变化,并建立相关经济估算模型从而预测中国通用航空产业发展和对我国民经济的影响。预测结果显示,2028年的中国通用航空飞机数量达到6012架,通用航空产业经济产值为5808.782亿元,说明中国通用航空产业具有巨大的发展潜力和广阔的市场,是促进国民经济发展的新动力。
    优先出版日期:  2022-08-05 , DOI: 10.19416/j.issn.1674-9804.XXXX.XX.n201406005
    摘要:
    轮载信号是飞机相关系统进行空地状态判断的重要信号,轮载信号触发时间对飞机各系统工作状态具有重要影响。本文依据动力学方法,初步建立了飞机从机轮接地至触发轮载信号的动力学模型,分析了飞机着陆状态对轮载信号触发时间的影响,对于飞机相关系统设计工作具有一定参考价值。
    优先出版日期:  2022-07-29 , DOI: 10.19416/j.issn.1674-9804.2022.09.202207010
    摘要:
    以多电飞机(MEA)电源系统负载为例,分析恒功率负载(CPL)和恒电压负载(CVL)工作时的特性。针对非线性负载引起的系统不稳定问题,采用李雅普诺夫直接法对单CPL和CVL并联工作的系统稳定性进行分析,并推导出稳定性条件。以变换器作为CPL,纯电阻作为CVL,用Matlab/Simulink软件对并联系统进行仿真建模,设置输入电压的波动观察输出结果。仿真结果表明模型具有良好的稳定性。

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