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    专稿
    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。
    本期专题:民机结构强度系列之三
    摘要:
    增升装置是机翼上用来改善气流状态和增加升力的一套活动面板,可在飞机起飞、着陆和低速机动飞行时增加机翼剖面弯曲度和有效迎角,因此对提升大型民用飞机的起飞和降落等低速性能,包括进场姿态有着决定性的影响。飞机在起降中一般要求尽量减小飞行速度和缩短滑行距离,同时要达到比较大的升力系数,这就意味着增升装置此时也具有较大的偏度,作用在上面的载荷也会比较大。因此,大型民用飞机增升装置的载荷计算是其设计工作中的重中之重,在民用飞机载荷设计过程中有非常重要的意义。主要介绍了民用飞机增升装置载荷的计算原理及设计方法,给出了一套襟缝翼气动和惯性载荷的工程算法。
    摘要:
    针对中国民用航空规章第25部25.331(c)条规定的两种俯仰机动情况(非校验机动和校验机动),本文首先对两种俯仰机动条款进行理解,然后对比分析了中国民用航空规章第25部与欧洲的适航认证规范对校验机动情况存在的差异,最后对两种俯仰机动考虑控制律前后分别进行机动仿真计算,进而对飞机响应及平尾载荷计算结果进行对比分析。 计算分析结果表明:1)考虑控制律后,飞机舵面偏度变化较大,进而导致整个机动过程中飞机响应姿态以及最后的机动载荷变化较大;2)对于急剧移动操作器件的非校验机动,考虑控制律后飞机的响应姿态有所缓减,最后导致平尾载荷有所降低;3)对于相对缓慢移动操作器件的校验机动,考虑控制律后飞机的响应更为剧烈,最后导致平尾载荷有所增加。
    摘要:
    为了设计更加高效和安全的航空航天结构元件,对螺栓连接进行精确的应力和应变分析是相当重要的。对飞机结构中广泛使用的铝合金7075 T6螺栓连接板进行了有限元建模,采用单螺栓和双螺母配合的双搭接连接,在建立有限元模型后,模拟施加三个不同大小的预紧力并附加不同的纵向拉伸载荷。螺栓连接中各个部件之间的接触采用三维面面接触单元来模拟,数值分析中考虑了摩擦效应,此外,还模拟了螺栓和板之间的间隙。有限元计算结果显示,由于施加预紧力而在孔边缘附近产生有益的压应力,较高的预紧力可以显著降低在孔边缘处合成拉伸应力的大小,并且在经受纵向拉伸载荷时也能够显著降低接头处的应力水平。
    摘要:
    在飞机结构设计图纸上各类零部件都以静态刚体的形式表达,起落架机轮轮轴通常设计成与地面水平的形式,在地面载荷计算与结构强度分析时也通常以图纸为准进行计算分析,但在真实的地面使用物理场景中机体结构和起落架都会在受载后产生变形,轮轴轴线将与地面产生一个偏角,或者由于制造偏差和装配偏差等原因也会产生偏角,这些因结构柔性或者制造偏差原因造成的偏角对轮轴结构强度分析过程中准确性的影响有多大,在飞机设计精确化发展趋势的今天有较大的意义。本文基于有限元方法研究了典型地面载荷工况下,通过分析相同载荷状态、不同偏角状态下,某型民用飞机主起落架轮轴轮毂结构强度的变化情况,判断计算分析中是否应考虑轮轴偏角,为后续民机相关的结构强度设计提供参考。
    摘要:
    目前国内飞机结构疲劳耐久性评定通常采用规范谱和飞机典型设计任务剖面相结合来编制疲劳试验载荷谱,对全机完整结构进行考核,这将耗费巨大的成本和周期,也因此全机疲劳试验成为型号机体结构设计验证最后以及最复杂的一环。对于以经济性为主要研制要求的正常类飞机,为了推进型号研制工作和取证进度,需要缩减全机疲劳试验的成本和周期。在CA42型飞机适航取证的全机疲劳试验工作中,依据FAA认可的规范谱编制了疲劳试验谱,将疲劳考核目标由整机结构调整为机体主要承力结构,并相应简化了全机疲劳试验载荷加载方式,形成了一种高效的全机疲劳试验方法。通过该方法,CA42飞机全机疲劳试验仅耗时两月,试验成本主要为工时,有效的推进了适航取证工作,并缩减了研制成本。
    技术研究
    摘要:
    飞机结构健康监测技术已经在实验室实验及飞行试验中得到了成功验证,随着技术成熟度的持续提升,在未来数年,该项技术具备极大的装机应用的可能性。飞机结构健康监测技术是一项通过传感器等硬件获取结构或系统数据信息为核心的创新性技术,该项技术能够在飞机的设计、制造、运营和维护等各个过程中发挥重要作用,同时,也是未来智能航空的关键组成部分。此外,随着人工智能、大数据、5G以及物联网概念的推进,航空结构健康监测技术的发展得到了一次飞跃的契机。本文首先全面的分析了飞机结构健康监测技术为航空领域带来的益处,并对其关键技术和应用现状进行了系统性的阐述,最后基于现有理论知识与先前工程经验创新性地提出一套民用飞机健康管理策略。
    摘要:
    本文通过研究通用飞机航电系统的基本功能需求和系统特点,总结了通用飞机航电系统的基本组成。通过对相关适航规章的分析,研究了大气、航姿、通信、导航、监视等典型功能失效状态的分类要求;针对典型的II类涡轮螺旋桨式通用飞机,以满足功能失效概率要求为目标,采用故障树分析手段,研究了航电系统主要功能的备份需求,由此得出系统的基本逻辑架构。
    摘要:
    本文阐述了飞机大修中金属件原件修复现状,指出了机械加工减材修复技术无法满足修复要求的缺陷,提出了增材制造修复技术在金属故障件修复中的优点与必要性。同时针对飞机常见的形状尺寸类、材料强度类、表面涂层类三类故障,分析了修复应用工艺流程、修复再制造评定、修复工艺方法选择以及修复质量评定要求。指出了激光熔覆、热喷涂、冷喷涂等先进增材制造修复技术在飞机大修中的典型应用范围。针对应用中存在的标准与手段缺乏、认可认证等问题提出了改进建议。
    摘要:
    根据国家民用航空局的适航条款与咨询通告要求,飞机研制单位需表明飞机的失速/过失速特性以及改出特性,该项试验属于飞机的极限边界飞行和超包线飞行。原型机实施该项试验存在极大的风险,历史上出现过多起机毁人亡的重大事故。原型机缩比模型自由飞试验可以捕捉到模型静态测力试验条件下所未发现的飞行动态特性,以及检验飞机在危险状态下的改出能力,降低原型机失速试飞的风险。某大型飞机在失速试飞前利用模型自由飞试验技术检验了飞机在极限飞行条件下的动态特性,确认了飞机在失速条件下存在偏离以及发展稳定尾旋等;同时确认了飞机具备失速改出能力,采用“三中立”、“反舵,推杆”和“实施开反尾旋伞”均能迫使飞机改出失速/过失速状态。
    2020(3):61-66, DOI:
    摘要:
    针对民用飞机刹车系统的重要组成部分自动刹车系统,介绍了自动刹车系统的功能,并对其原理进行了简单介绍,提出了一种适用于自动刹车系统开发的基于模型驱动的设计方法,根据自动刹车的功能需求,建立其对应的行为模型,对需求进行确认以及验证,根据自动刹车的功能架构对其行为模型进行集成,形成自动刹车功能的集成模型,确认、验证其架构的正确性。最后,综合考虑自动刹车的需求以及行为模型,建立基于模型的各工况测试用例,包括着陆刹车以及中止起飞测试用例,对自动刹车系统需求进行自动化测试,验证其正确性、完整性。最后,以着陆阶段自动刹车某一减速率为例对该方法进行了验证,确认了该方法的正确性。模型及管理工具分别为Library、Stateflow、Simulink。
    分析报道
    摘要:
    飞机在飞行的各阶段,燃油与大气中混入的水分会进入燃油系统。由于外界温度降低,系统管路的管壁会发生结冰现象,从而影响管路供油压力及供油量。燃油系统管路结冰会影响飞机发动机的运行安全,从而威胁飞行安全。因此,研究燃油系统管路结冰特性对于优化燃油系统设计具有重要作用。为分析民用飞机燃油系统管路结冰特性,本文基于试验数据,采用量纲分析法建立了可以初步用于计算管路结冰试验的压降计算模型。通过对比计算结果和试验结果,结果表明:在所选试验范围内,管路结冰试验的压降模型计算结果与试验变化趋势一致,平均相对误差10.35%;管路直径越小,管路结冰造成的压降损失越大;温度越低,管路结冰造成的管路压降越大,当温度低于-11℃后,压降增大的速率变小。
    摘要:
    民用飞机的顶起和支撑设备在飞机的维修、改装、抢救等工作中必不可少。总结了顶起和支撑设备的分类,介绍了不同种类设备的主要功能、结构组成以及应用场景。给出了顶起和支撑设备的选型及研制的工作方法和具体工作要求。针对不同的使用单位,给出了顶起和支撑设备的常规配置建议。民用飞机的地面支援设备产业是飞机制造业的支撑型产业,国产民机制造商应积极推进国内地面支援设备产业发展,建立并完善民用飞机地面支援设备设计标准和规范体系。
    摘要:
    本文针对民用航空发动机研制过程的成本控制需要,以建立型号论证时快速估算民用航空发动机研制成本投入为目标,开展了民用航空发动机成本估算方法研究。研究中结合工程实际,建立了发动机重要总体参数方程,分析了发动机参数间的相关关系,识别出了用于建立参数模型估算研制成本的发动机关键特征参数,并搜集了几型发动机研制成本投入以及关键特征参数,利用多元线性回归理论建立了参数法成本估算模型,并对建立的参数法模型进行了回归显著性检验,考虑到文中使用的样本数据为国外不同年代的民用航空发动机研制成本数据,本文模型计算结果需进行时间修正和币种修正,本文建立的参数模型适用于研制早期快速估算研制成本,为项目论证和成本控制提供重要依据。
    摘要:
    件号在民用飞机中属于构型管理范畴,必须是简洁的、独一无二的、易于理解的。好的件号规则不仅仅将大幅度降低独立工程项目中构型管理难度,还可以通过件号实现对产品的追溯,清晰地体现出公司产品谱系演变规则。本文通过分析国内外公司设备件号管理规则,提炼总结出针对不同ATA章节,不同类型系统设备件号规则需关注的因素,ATA44客舱系统及ATA46信息系统与互联网技术结合紧密,应针对不同分系统、不同应用场景、驻留软件更新等方面考虑产品的型谱化发展及不同层级件号的命名问题。结合在民用飞机航电系统典型研发流程中工程实际可能遇见的问题,给出了民用航电系统设备研发全生命周期中顶层图、设备铭牌、环境鉴定试验、首飞构型件号管理建议及需关注的方面。
    摘要:
    单通道窄体客机是使用最为广泛、数量最多、市场需求量最大的一类客机,产品发展活跃、更新快速,技术综合、带动作用明显,研制和发展窄体客机具有重大经济和技术意义。首先介绍窄体客机概念,基于典型机型技术参数和特性总结分析窄体客机的特点;根据载客量/座位数和航程参数将窄体客机分为三类。其次,分析窄体客机产品及技术的发展,回顾1960年代以来的世界主要窄体客机产品的发展历程,归纳窄体客机发展特点、持续改进和系列化发展的方式。最后,分析世界窄体客机市场需求、使用情况、产销数据及当前市场特点,展望未来市场。
    摘要:
    为扩大国产超级计算机在国内航空航天工业领域的应用,面向大展弦比机翼气动结构综合优化设计的实际问题,基于具有大量工业应用和自主知识产权的CFD软件TRIP和CSD软件SiPESC,应用改进的三维类别/形状变换(CST)参数化方法、差分敏度并行计算策略和移动渐近线(MMA)等大规模优化算法,通过TRIP+SiPESC耦合气弹分析软件预测气动载荷,发展了一套机翼型架外形的优化设计方法。以CRM标模内插机翼为例,针对无弯扭的初始型架构型,以气动外形展向几何扭转分布和结构有限元模型一万个壳单元厚度为设计变量,实现1 g载荷气动优化和2.5 g载荷结构优化的综合;在不降升阻比、满足最大应力/位移的约束下,俯仰力矩系数改善近40%,针对本文假设材料和初定的尺寸参数,机翼减重近9%,验证了方法和软件的有效性。该方法直接采用产品级高保真的自主静气弹分析软件预测气动力/载荷,将计算资源耗费大的静气弹优化和设计变量/约束规模大的结构优化分治,有较好工程应用前景。
    经验介绍
    摘要:
    目前,大多数的航空事故是由于飞机差错而发生,由此造成了重大损失,因此开展防差错的研究迫在眉睫。防差错设计是飞机设计的重要部分。对飞机研制过程中的防差错设计进行了研究,说明了防差错设计的必要性,提出了5个方面的防差错措施,包括物理措施、连接措施、标识措施、工艺措施和检验措施,并详细介绍了防差错复查方法和流程,对减少差错发生、提升飞机设计质量具有一定的指导意义。
    摘要:
    在梳理国家适航法规要求、适航管理机制、民机研制过程、适航审定过程的基础上,对民机起落架系统研制过程相关适航工作要求开展分析,明确了民机起落架系统随航空器型号合格审定、生产许可审定和适航合格审定一起批准(随机适航)过程中的适航工作目标和主要适航工作内容,并对起落架系统持续适航工作进行了简要论述。民机起落架系统研制随机适航工作虽然属于航空器适航取证工作的组成部分,但起落架系统研制单位仍承担其产品适航性的“第一责任”,研究内容对民机起落架系统研制单位开展项目策划和研制体系建设具有指导作用。
    摘要:
    飞机重心包线是在综合权衡操纵性、稳定性、气动设计、结构设计和飞机装载等要求后确定的,在飞机设计实践中,需要进行重心修形,一是为了确保飞行安全,根据使用情况对飞机重心做出一些限制;二是为了降低有效载荷,实现结构减重;三是为了进一步提高飞机最大起飞重量,挖掘飞机的性能潜力,提高竞争力。结合型号任务,分析了国内外军民用飞机,尤其是空客系列和波音系列飞机的重量与平衡资料,提出了重心修形的主要考虑因素,并结合重心包线左上角修形,举例说明了包线修形时的重量、结构、强度和起落架专业的相关考虑,给出了修形的必要条件、一种修形方法和具体的修形步骤,可以供后续型号设计参考。飞机重心包线修形也是一个反复迭代的过程,通过不断迭代直到获得一个满足诸多要求的合理的最优解。
    摘要:
    建立高效灵活的民用飞机生产体系是民机项目研制成功的重中之重,也是民机制造商面对变化多端的民机市场必须解决的关键所在。民机产品的复杂性与多样性,决定了民机生产体系的复杂性与多样性。借助系统工程方法探索以需求为牵引对生产体系开展正向设计的方法,在充分研究民机产品与生产体系关系的前提下,借鉴目前广泛用于飞机产品需求定义的思路,本文对生产体系需求定义过程进行了研究,提出了利益攸关方模型和基础功能模型,将风险分析引入生产需求定义过程以提升目标系统的安全性,描述了从利益攸关方需要到需求和从风险应对需要到需求这两类需求捕获方法,提供了生产体系需求的分类方式并阐述了分类的目的,给出的典型生产体系需求来源可作为相关实践的模板。
    摘要:
    对比军机和民机项目研制目标的差异,指出民机项目的最终目标是追求商业成功。通过对民机项目各阶段投入比例的对比,强调了预发展阶段有奠定项目基调、指明发展方向和降低研制风险的作用,明确了预发展阶段工作的两大任务是飞机定义和概念方案迭代、优化,并对预发展阶段的工作内容进行划分,将其分为市场分析与飞机定义、可行性研究及初步设计三部分内容,阐述了各部分的承接关系、内部工作流程与做法。指出市场分析与飞机定义部分的输出成果是以飞机定义文件呈现,并由飞机定义评审会确定;可行性研究部分的重点是方案的展开和迭代,其中市场验证是方案优选的重要参考依据;初步设计部分要持续关注市场验证与技术环境研究工作。最后总结了民用飞机预发展阶段工作的市场指向性、科学性和相关投入的必要性。
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    《民用飞机设计与研究》
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