旋翼/机身耦合问题的CFD/CSD分析方法

提出了一种高精度的直升机旋翼/机身耦合系统振动响应分析方法。通过非定常Euler/N-S方程与准定常气动力相结合的方法来进行弹性旋翼流场分析,利用CSD软件建立精细的机身三维结构有限元模型,用15自由度非线性中等变形梁单元来建立旋翼动力学模型,最后采用带配平的松耦合迭代方法求解系统响应。以某小型直升机为例,分析了悬停状态下机身典型位置的振动响应,计算结果与实验值吻合良好。研究了前飞速度和机身弹性运动对机身振动水平的影响,结果表明,在小速度和大速度前飞时,机身振动响应随前飞速度的增加而增大;在中等速度段,机体振动水平则基本保持不变。     

TC4钛合金表面沉积CrAlSiN涂层的组织与性能

为了提高TC4钛合金表面硬度和耐磨性能,通过等离子渗氮技术和多弧离子镀技术相结合的方法对TC4钛合金进行表面改性处理。通过扫描电镜、维氏显微硬度计、三维轮廓仪、高速往复摩擦磨损试验仪和电化学工作站,对比研究了TC4钛合金、渗氮层和CrAlSiN涂层的显微组织、硬度、耐磨性能和耐腐蚀性能。结果表明,经渗氮处理后,TC4合金表面渗氮层硬度提高了约2倍,在此基础上制备的CrAlSiN涂层的平均硬度高达3222 HV0.025,涂层表面存在少许大颗粒和凹坑;CrAlSiN涂层平均摩擦因数为0.22,磨损机理主要为粘着磨损,对磨副的材料粘着到涂层表面,而涂层几乎无磨损,耐磨性能显著提高。CrAlSiN涂层的自腐蚀电位为-0.542 V,比TC4钛合金基体的自腐蚀电位-0.747 V正移了0.205 V,表明在渗氮层基础上沉积CrAlSiN涂层显著提高了合金的耐电化学腐蚀性能。     

基于Moldflow三通式喷头连接座的模流分析

采用Moldflow模拟分析软件对直升机航空农药喷洒用三通式喷头连接座进行了模流分析,研究了充填时间、锁模力、注射压力等工艺参数的设置及优化,并分析指出塑件在注塑过程中可能存在的缺陷,比如:气穴、熔接线以及翘曲变形等,从而及时提出修改措施,减少试模、修模的次数,提高了塑件的质量。最后通过试验验证了模流分析的可行性,生产的三通式喷头连接座达到了要求。     

飞机燃油箱催化惰化系统稳定氧浓度特性

为实现燃油箱内的催化惰化过程平稳可控,在耗氧型催化惰化系统流程基础上,以燃油箱气相空间气体组分为基准,基于质量守恒和能量守恒方程,建立系统流程数学模型,通过推导出稳定氧浓度与流量比的关系式,以此建立稳定氧浓度特性模型,并揭示稳定氧浓度与补气流量、放热功率、产水速率等不同性能参数的内在联系。结果表明：存在着稳定氧浓度为0%的流量比区间,在这个区间内稳定氧浓度不随流量比的变化而变化,且该区间随着催化反应器效率的提高而增大;提高稳定氧浓度可以有效的降低催化反应器的发热功率和产水速率,在本研究计算条件下稳定氧浓度从1%提高到9%,发热功率和产水速率下降了36.1%;稳定氧浓度与流量比的对应关系受燃油类型的影响,蒸汽压越高的燃油在相同工况下需要更大的流量比才能维持同一稳定氧浓度;海拔高度和飞机爬升速率会对稳定氧浓度产生影响,在流量比不变的情况下,稳定氧浓度随着海拔高度的增加而降低,且爬升率越大稳定氧浓度的下降速率越快。     

一种求非线性振动系统周期解的切比雪夫级数方法

将切比雪夫级数理论和非线性优化算法结合,提出了一种求非线性振动系统周期解的方法。本方法将状态矢量中未知切比雪夫系数的求解,转化为对主周期上系统残差求最小值的无约束最优化问题,计算出了具有较高精度的切比雪夫级数周期解。所得周期解可通过积分运算直接求得系统的Floquet转移矩阵,从而分析周期解的稳定性。最后,以Duffing系统方程和直升机旋翼系统运动方程为例,验证了本方法正确、有效,也证明了将切比雪夫级数理论引入直升机气动弹性响应与稳定性研究正确可行。     

考虑发动机推力影响的机翼颤振分析

发动机安装在机翼上时,其推力具有典型的随动特征,并对机翼颤振产生重要影响.基于有限元分析软件MSC/Nastran的DMAP开发,提出了一种考虑发动机推力和几何非线性影响的机翼颤振分析方法.作为验证,分析了推力对某高空长航时飞行器机翼颤振速度的影响,与已有结果吻合良好.对一带有两个发动机的复杂机翼结构进行了结构建模和颤振分析,重点分析了推力大小及作用位置对颤振速度的影响.结果表明,发动机的推力效应在颤振分析中是不应忽略的.     

机载导弹导轨式发射过程安全性分析

基于吊挂与导轨之间的接触动力学，建立了一种机载导弹导轨式发射过程的有限元仿真分析模型，对发射过程的安全性进行深入研究。该方法能综合考虑载机的机动运动、吊挂与导轨之间的碰撞摩擦、导弹的气动载荷及发动机内压等各种因素的影响，来模拟导弹轨上运动的真实物理过程。对某一响尾蛇导弹的典型发射状态进行了仿真分析，并研究了侧向气动力、偏航气动力矩、机体的垂向过载和滚转角速度等对导弹轨上运动过程的影响，分析结果可为导弹设计提供重要参考。该方法具有较高的分析精度和工程实用性，为机载导弹发射过程的安全性问题提供了有效分析手段。