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航空科学技术
中国航空研究院
航空科学技术

中国航空研究院

魏金钟

双月刊

1007-5453

ast@aviationnow.com.cn

010-64094034

100009

北京东城区交道口南大街67号主楼202室

航空科学技术/Journal Aeronautical Science and Technology
查看更多>>以国家发展航空事业的目标和航空工业发展计划为导向，宣传、贯彻党和国家发展航空科技的方针、政策，综合报道国内外航空关键技术、航空领域各学科发展动态、企业先进生产方法及经验、企业科技进步企业发展战略和重大科技成果等。
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    柔性变形翼结构设计、建模与分析研究进展

    李琦杨宇王志刚崔龙...
    1-11页
    查看更多>>摘要：未来飞行器设计将面临空域、速域不断扩大、任务适应性要求不断提高的严峻挑战,变体飞行器可为提高飞行性能、扩大飞行包线提供新思路与新方法.采用柔性蒙皮配合相应的支撑结构成为克服传统变体飞行器缺点的主要解决方案.本文首先综述了柔性蒙皮、蜂窝支撑结构、新型智能材料在变体飞行器设计中的研究现状,然后对现有文献中柔性变形翼结构设计、建模与分析方法进行讨论.最后提出现有柔性变形翼结构设计、建模与分析方法存在的问题,以及未来可能的研究方向.

    变体飞行器柔性蒙皮建模分析支撑结构智能材料

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    基于复合材料夹芯结构的辐射/承载一体化天线设计与表征

    董佳晨黄睿麟邱煜坤张鹏飞...
    12-21页
    查看更多>>摘要：传统天线安装在飞行器上会产生增大飞机雷达截面积(RCS)、影响气动性能等问题,严重影响飞行器性能,因此,天线与飞行器结构进行一体化设计是未来机载天线的发展趋势之一.本文通过将玻璃纤维复合材料(FR-4)格栅结构与微带天线进行复合,提出了一种辐射/承载一体化天线设计方案,设计了格栅夹芯天线和泡沫填充格栅天线.通过电磁仿真和测试表征了两种天线结构的辐射性能,其工作频段均在12.65～12.85GHz之间,增益均大于10dBi.面外压缩试验结果表明,通过在格栅夹芯天线填充泡沫,可有效地提升原结构的承载特性和能量吸收特性.本文提出的一体化天线结构有效地提高了结构效率,在工程应用中可替换飞行器中现有夹芯结构,进一步扩展一体化结构的应用空间.

    微带天线格栅结构泡沫填充一体化设计力学性能

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    考虑Ⅲ型断裂的复合材料加筋壁板界面损伤扩展

    张茹杨钧超王喆魏景超...
    22-30页
    查看更多>>摘要：复合材料加筋壁板筋条-蒙皮界面损伤研究中Ⅲ型断裂能的作用往往被忽略,本文结合物理试验和数值方法对复合材料开剖面工形加筋壁板和闭剖面Ω形加筋壁板开展了后屈曲筋条-蒙皮界面损伤扩展研究.利用考虑法向压缩抑制界面剪切失效机制的新形界面损伤起始准则和考虑Ⅲ型断裂的Reeder界面损伤扩展准则对两种构形加筋壁板后屈曲历程进行数值模拟分析,对比两种构形壁板的屈曲模式、破坏形式以及筋条-蒙皮界面损伤扩展时的各形能量释放率的分布情况.得出闭剖面Ω形加筋壁板筋条-蒙皮界面主要在面外剥离力的作用下损伤扩展,Ⅰ型断裂能在界面的损伤起始和扩展中起主要作用;开剖面工形加筋壁板界面主要在剪力的作用下损伤扩展,Ⅲ型断裂能在损伤横向扩展中起主导作用.上述研究阐述了各形断裂能在复合材料加筋壁板界面损伤扩展过程中的作用机理,为复合材料加筋壁板后屈曲数值模拟分析方法研究奠定基础.

    复合材料加筋壁板断裂能界面损伤扩展

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    基于蔡氏模量的复合材料刚度分析方法

    贾利勇马苏慧
    31-36页
    查看更多>>摘要：复合材料各向异性及层状堆栈的特点使其分析过程中相比金属材料需要更多的工程常数输入和刚度等效计算,给复合材料的设计分析带来了较大的难度和计算量,蔡氏模量的引入为复合材料层压结构简化分析提供了新的思路.本文梳理了蔡氏模量、平均主刚度、厚度归一化、Trace归一化等概念和方法,通过对不同材料性能的分级统计,定义了具有一定工程普适性的虚拟单向板和主毯式曲线,验证了差异显著的碳纤维复合材料归一化刚度的相似性,主刚度方向数据变异系数小于3%.对机翼翼盒分别采用蔡氏模量估算材料模型和真实材料模型进行有限元分析,估算材料模型与真实材料模型所得到的机翼挠度与最大主应变偏差均小于1%,证实了蔡氏模量作为唯一工程常数在整体复合材料结构分析中的可行性.为结构初始设计阶段快速开展方案迭代提供了新的技术途径.

    蔡氏模量不变量复合材料平均主刚度主毯式曲线虚拟单向板

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    沉头螺栓锪窝误差对复合材料连接结构承载性能影响分析

    邹鹏刘盈利
    37-43页
    查看更多>>摘要：沉头螺栓作为现代飞机复合材料结构中的一种重要连接形式,其锪窝精度与装配质量直接影响结构服役性能.沉头螺栓因其能够保证连接结构表面齐平度,被广泛应用于飞机复合材料连接结构中.由于工艺和结构限制,锪窝角度误差和深度误差通常是不可避免的,并且对连接结构力学特性和承载能力造成影响.针对以上问题,本文开展了沉头螺栓锪窝几何误差对复合材料连接接头承载机理与强度影响研究.在角度误差、偏转方向误差以及深度误差定义分析的基础上,开展了不同误差下的加载试验并进行了显微分析.通过对加载曲线和界面形貌的分析,揭示了不同误差下的结构损伤机理和接头失效载荷,探究了锪窝几何误差对复合材料沉头螺栓单搭接接头力学行为的影响,为沉头螺栓在复合材料连接结构中的高效工程应用提供理论依据.

    沉头螺栓角度误差偏转方向误差深度误差损伤机理失效载荷

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    展弦比对NACA0012弹性平直机翼颤振临界特性影响研究

    余秋阳徐胜金
    44-50页
    查看更多>>摘要：展弦比是飞行器机翼设计的重要参数,研究其对机翼颤振临界特性的影响具有重要的工程应用价值.本文采用三维雷诺平均N-S方程和S-A湍流模型求解NACA0012弹性平直机翼的非定常气动力,结合由模态法建立的机翼结构动力学方程,发展了计算流体力学(CFD)/计算结构力学(CSD)颤振时域数值模拟方法.利用该方法研究了不同展弦比条件下机翼的颤振临界速度和频率.结果表明,由于展弦比较大且材质轻柔,机翼会出现一定幅度的垂向静弯曲变形.展弦比的增大不会影响机翼模态固有振型,但是会导致机翼颤振临界速度、颤振频率和模态固有频率的降低.

    展弦比颤振临界特性弹性平直机翼模态数值模拟

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    涡流发生器对半球形激光转塔跨声速流场影响数值研究

    唐松祥李杰张恒魏自言...
    51-62页
    查看更多>>摘要：激光转塔的跨声速绕流场使得机载激光平台面临着严峻的气动光学挑战.为对激光转塔的跨声速流场被动控制提供基本的理论支撑,本文利用了改进亚格子尺度的改进延迟脱体涡模拟(IDDES)方法,针对细长圆柱的针状涡流发生器,对跨声速条件下半球形机载激光转塔的绕流场进行了流动控制数值研究.结果表明,针状涡流发生器引入了明显的二次流特征,削弱了来流能量,导致激光转塔顶部激波强度受到影响,进而影响了激光转塔尾迹区的分离泡尺寸;激光转塔尾迹的横向摆动和纵向波动特征的时空特性并未受到涡流发生器的明显影响,而动态模态分解(DMD)结果指出了当涡流发生器存在时,激光转塔尾迹的纵向波动模态能量具有明显的衰减,合理地对应了尾迹分离泡形态的改变,揭示了本文研究的涡流发生器对激光转塔尾迹分离区的抑制作用,为以被动控制方法来抑制激光转塔气动光学效应提供了依据.

    跨声速机载激光转塔流动控制IDDESDMD

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    一维立方非线性刚度周期结构色散特性研究

    左昂徐艳龙陈宁张梦佳...
    63-70页
    查看更多>>摘要：研究立方非线性刚度单胞阵列形成一维周期结构后的色散特性,对飞机壁板振动控制的研究具有一定的促进作用.首先构建一维线性刚度周期结构的动力学模型,基于布洛赫理论(Bloch theorem)推导了其色散方程,并对其色散特性和弹性波传播现象进行分析.进而建立含立方非线性刚度单胞的一维周期结构的动力学模型,利用摄动法推导该周期结构的色散方程,分析非线性刚度的软、硬和激励振幅对其色散特性以及弹性波传播产生的影响.最后考虑到飞行器壁板复杂工作环境,避免摄动法仅适用于弱非线性的局限性,给出含立方非线性刚度一维周期结构色散关系的谐波平衡法的求解过程,对比两种方法的求解结果.本文为利用非线性周期结构对飞行器壁板进行振动控制的进一步研究奠定基础,对非线性声子晶体低频减振研究也具有一定的促进作用.

    周期结构色散特性摄动法谐波平衡法非线性

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    基于三维外形投影的蒙皮阵面资源预分配

    吴俊卿汪飞孙晓拂丁一...
    71-78页
    查看更多>>摘要：蒙皮阵面与飞行器表面共形,可以实现全向目标探测.针对飞行器蒙皮阵面成千上万的阵元,基于天线方向图综合和子阵分割的阵面资源分配算法无法实时应对复杂多变的战场环境.本文利用等效全向辐射功率衡量目标探测所需的射频资源,采用阵面投影的方法将复杂的三维蒙皮阵面投影到二维球面,并通过顺序特征匹配方法判断多目标探测时是否存在共用阵面的情形.本文以西科斯基S-97"突袭者"直升机为试验对象进行仿真试验,仿真试验表明所提方案能够有效分配蒙皮阵面资源探测侧面和仰视目标,判断阵面资源调度重叠情况,可应用于多目标探测时采取时分复用工作模式的蒙皮阵面孔径资源预分配.

    蒙皮阵雷达阵面投影射频资源调度多目标探测三维建模

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    排气系统内置全遮挡导流支板红外隐身方案研究

    王浩徐元培李伟黄伟...
    79-85页
    查看更多>>摘要：航空发动机排气系统是飞机尾向主要红外辐射源,对排气系统红外辐射的抑制是飞机红外隐身水平提升的关键.为解决末级涡轮转子红外辐射强且难抑制的突出问题,实现直流道发动机排气系统红外隐身水平的突破,本文提出一种涡轮后全遮挡导流支板概念结构,并通过数值仿真分析应用主动冷却与隐身材料措施的全遮挡导流支板红外隐身方案对排气系统的红外抑制效果.研究结果表明,本文设计的全遮挡导流支板使得末级涡轮的红外辐射贡献降低至0;壁面冷却是全遮挡导流支板最有效的红外抑制措施,平均温降300K时,最大红外辐射降幅达40.46%;处于复杂辐射环境中的全遮挡导流支板的红外抑制方案设计最优途径为在壁面冷却降温状态下进行表面发射率优化设计.

    全遮挡导流支板红外辐射特征隐身方案数值仿真排气系统

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