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    2024,56(1):1-16, DOI: 10.16356/j.1005-2615.2024.01.001
    [摘要] (187) [HTML] (1189) [PDF 5.94 M] (336)
    摘要:
    搅拌摩擦沉积增材(Additive friction stir deposition, AFSD)是一种先进的固相增材制造(Additive manufacturing, AM)技术。与传统基于熔融的增材制造技术相比,它具有增材结构致密、材料低变形和过程高效节能等优势,在航空装备制造、交通运输、机械制造等领域拥有广阔的应用前景。本文综述了AFSD技术的原理、优势、组织演变特点和应用情况。重点介绍了AFSD过程中“工艺条件-微观组织-力学性能”相关性的研究现状,沉积材料力学性能受材料流动状态、界面连接机制、微观组织演变情况的综合影响。列举了AFSD技术在大型构件整体制造、高性能涂层、表面缺陷修复等领域的应用。最后,对AFSD技术进行了展望,指出该技术在工艺与组织变化耦合、原位变形条件模拟、工具头设计和新材料增材等方面需进一步研究和突破。
  • 2024,56(1):17-30, DOI: 10.16356/j.1005-2615.2024.01.002
    [摘要] (113) [HTML] (760) [PDF 3.23 M] (298)
    摘要:
    变刚度复合材料层合板由纤维曲线铺放而成,可以实现刚度分布的变化设计,与传统固定铺层角的复合材料层合板相比,变刚度复合材料层合板在减少重量和成本的同时,也提高了结构性能。随着铺放设备的发展,目前已经能够利用自动铺放技术实现纤维的曲线铺放。同时,为提高复合材料构件的结构性能和满足不同的工程实际需求,铺层设计方法也从单一角度的直线铺层逐渐向变角度曲线铺层发展。本文首先介绍了变刚度复合材料层合板设计制造方法与有限元建模,接着在刚度分布、屈曲特性、失效行为等方面阐述了变刚度复合材料层合板力学性能的研究进展,然后结合南京航空航天大学复合材料工程自动化技术研究中心在变刚度复合材料层合板振动特性方面的研究,对变刚度复合材料层合板振动特性进行了分析和概括,最后对变刚度复合材料层合板未来的研究趋势进行了论述与展望。
  • 2024,56(1):31-43, DOI: 10.16356/j.1005-2615.2024.01.003
    [摘要] (54) [HTML] (686) [PDF 1.56 M] (323)
    摘要:
    近年来大口径空间光学望远镜以高像质、宽波段、大幅宽等特点,在开展空间科学探索、精细化对地观测等方面越来越重要。大口径望远镜的主承力结构、大型光学组件的支撑结构往往采用桁架结构,本文围绕实现桁架结构的超轻、超稳特性,从构型优化设计、新型材料、先进制造工艺、精确测量标定方法等方面,系统性梳理了其理论基础、研究方法、应用现状等,并探讨了空间桁架结构技术的发展趋势。
  • 2024,56(1):44-54, DOI: 10.16356/j.1005-2615.2024.01.004
    [摘要] (43) [HTML] (709) [PDF 7.25 M] (257)
    摘要:
    榫槽是航空发动机涡轮盘上的重要结构,电解拉削是实现该结构高效、低成本制造的潜在解决方案。为了掌握电解拉削加工参数对轮廓精度和表面质量的影响规律,建立了电解拉削多场耦合模型,阐明了工具阴极长度对加工间隙产物分布的影响规律,获得了优选的工具阴极长度参数。开展了平面电解拉削加工试验,探究了进给速度和加工间隙对工件表面质量和型面进出口去除量差的影响规律,确定了较优的加工参数。试验结果表明,采用优化的加工参数可以获得较好的表面质量并有效控制了型面进出口去除量差。最后,采用优化的参数开展了典型涡轮盘榫槽结构单元件的电解拉削加工试验,试件具有较好的表面质量和轮廓重复精度。
  • 2024,56(1):55-64, DOI: 10.16356/j.1005-2615.2024.01.005
    [摘要] (70) [HTML] (858) [PDF 3.36 M] (353)
    摘要:
    辊压成形是一种通过顺序排布的成形模具渐近横向弯曲金属带材和板材的塑性加工工艺。由于其低成本、高效率、柔性化的特点,已成为中国新能源、航空航天、轨道交通等多个领域实现轻量化、节能、减排和安全性提升的重要技术之一。但是,该工艺的工序复杂性和离散性、材料厚向性能的不均匀性、设备信息化和柔性化自动化的低水平等问题,导致了它类似于“黑匣子”,使得产品质量难以预测,调试生产高度依赖人工经验,可成形截面受限,成品率不稳定。为此,本文提出了一种数据驱动的智能辊压成形装备(系统),并介绍了该装备(系统)的技术架构和特点。通过搭建基于人工智能的数据架构,该系统将传统辊压成形中的离散数据进行采集、筛选、集成、储存和分析。同时融合数字孪生、人工智能、轮廓检测技术和多智能体协同控制等来构建可以替代人工经验的自纠偏的生产模式。针对新能源汽车行业,本文给出了利用该系统解决的一个辊压成形的动力电池包结构件的回弹控制案例,并对该系统的发展给出了建议和展望。
  • 2024,56(1):65-70, DOI: 10.16356/j.1005-2615.2024.01.006
    [摘要] (35) [HTML] (921) [PDF 2.66 M] (191)
    摘要:
    硬质合金是一种难加工材料,具有很高的硬度、强度、耐磨性和耐腐蚀性。为了实现对硬质合金材料的高效精密切削加工,本文以聚晶金刚石(Polycrystalline diamond, PCD)刀具铣削WC-15Co硬质合金为研究对象,基于Bifano切削厚度模型计算出WC-15Co的临界切削厚度,进而与切削参数对应的最大切削厚度比较,初步确定了被加工材料脆性域切削与延性域切削共存的跨域铣削参数范围。在此基础上,通过高速铣削试验,分析了每齿进给量、径向切削深度和切削速度等切削参数对试件已加工表面质量和切削力等的影响,并探讨了其作用机理。结果表明:在跨域铣削参数下,即当切削速度为300 m/min时,控制每齿进给量在11 μm/z以内,径向切削深度小于1 mm,可以获得延性域切削表面,此时表面粗糙度小于0.2 μm,表面无明显脆性破坏缺陷,材料去除率最高可达到157 mm3/min,显著高于纯延性域切削时的43 mm3/min。
  • 2024,56(1):71-79, DOI: 10.16356/j.1005-2615.2024.01.007
    [摘要] (44) [HTML] (616) [PDF 2.95 M] (236)
    摘要:
    针对FGH96粉末高温合金,开展了500 ℃和700 ℃不同过载比下的疲劳裂纹扩展过载迟滞行为试验,分析了试验温度、过载比等对FGH96合金裂纹扩展过载迟滞行为的影响,对其疲劳裂纹扩展过载迟滞行为进行了预测分析。结果表明:对于FGH96合金,过载比越大,过载迟滞效应越明显,相同过载比时700 ℃下的过载迟滞效应比500 ℃更为明显。过载比分别为1.2和1.4时,过载迟滞效应不明显,广义Willenborg模型、改进的广义Willenborg模型以及修正Willenborg模型的预测结果差别不大,与试验结果差别也不大。过载比为1.6时,过载迟滞效应明显,修正Willenborg模型对裂纹扩展曲线的预测结果与试验结果较为吻合,裂纹扩展寿命预测误差小于10%,广义Willenborg模型和改进的广义Willenborg模型对裂纹扩展曲线的预测结果接近,与试验结果差别较大,裂纹扩展寿命预测结果与试验结果差别也较大。
  • 2024,56(1):80-87, DOI: 10.16356/j.1005-2615.2024.01.008
    [摘要] (89) [HTML] (948) [PDF 2.31 M] (250)
    摘要:
    针对当前数字化车间制造数据冗余性高、传输协议不一致的问题,提出一种面向边缘计算的车间数据实时融合方法。首先,围绕边缘计算思想,建立基于物联网的车间数据实时采集体系架构;其次,借鉴证据理论,以一致性检测和归一化后的数据为基础,提出互支持度进行证据转换,并引入改进的证据组合规则获得融合数据,减少设备端上传的数据量,减轻传输网络的传输压力;然后,以OPC UA信息模型为基础,构建协议转换所需配置的信息层次结构模型,以可视化配置的形式完成协议转换,为车间数据提供统一的传输接口;最后,以某航天制造车间总线控制台为验证对象,验证了所提方法的有效性。
  • 2024,56(1):88-95, DOI: 10.16356/j.1005-2615.2024.01.009
    [摘要] (35) [HTML] (816) [PDF 1.61 M] (178)
    摘要:
    三维基准转换广泛应用于大地测量、摄影测量、点云配准等领域,求解大角度、任意比例尺的三维基准转换参数的研究有很多。然而,当观测值中含有粗差时,得到的转换参数估值会受到不利影响甚至被严重扭曲。为处理含有粗差的大角度三维基准转换问题,本文首先将大角度三维基准转换问题抽象为具有等式约束的最小二乘问题(Constrained least squares, CLS),推导参数在正交约束条件下的最小二乘解。然后,将灵敏度分析方法应用到CLS问题中,研究残差加权平方和对观测值扰动的局部敏感性,并基于这些敏感度指标构造局部检验统计量,进而推导出一个适用于CLS问题的粗差探测算法。最后,为核实该算法的有效性进行了仿真与实测数据实验。实验结果表明:本文提出的基于灵敏度检验统计量的数据探测算法可以降低粗差的负面影响,得到可靠的参数估值,从而有效解决大角度三维基准转换中的粗差处理问题。
  • 2024,56(1):96-102, DOI: 10.16356/j.1005-2615.2024.01.010
    [摘要] (50) [HTML] (1103) [PDF 2.97 M] (194)
    摘要:
    为了研究飞机结构中不同开孔尺寸加筋壁板在压缩载荷下的屈曲行为和后屈曲行为,本文设计了相应的试验方法和试验夹具,完成了壁板压缩试验。得到了不同开孔尺寸加筋壁板的屈曲/破坏载荷、失稳过程及破坏模式。结果表明:加筋壁板的屈曲模式是筋条间蒙皮和筋条外蒙皮发生相反的变形,且屈曲模态随载荷的增加发生多次跳变;加筋壁板的压缩破坏模式是在屈曲变形的基础上筋条伴有明显的变形。针对不同开孔尺寸的加筋壁板进行压缩加载有限元仿真,得到的屈曲与破坏模式和试验的吻合,屈曲/破坏载荷与试验结果的误差在4%以内,验证了有限元模型的有效性。随着开孔尺寸的增加,加筋壁板的屈服载荷先缓慢减小后快速增大;壁板的破坏载荷逐渐减小,最终结构失去后屈曲承载能力。
  • 2024,56(1):103-115, DOI: 10.16356/j.1005-2615.2024.01.011
    [摘要] (42) [HTML] (1031) [PDF 6.12 M] (208)
    摘要:
    对非对称结构形式的变厚度复合材料层合板在准静态压缩载荷下的失效机理进行了试验和数值研究。在ABAQUS / Explicit中建立全新的三维有限元模型(Finite element model, FEM),其中Hashin准则用于复合材料层合板渐进失效分析,内聚力建模用于模拟分层的萌生和扩展。根据试验得到的应变数据分析,不连续的中性轴使层合板中产生弯矩,这些弯矩与轴向压缩载荷相互耦合,共同作用在层合板上。有限元结果表明,在薄段和变厚度段的交界处存在明显的应力集中,且薄段的应力大于厚段的应力。在交界处,发生了分层以及纤维和基体的压缩损伤,这与试验的结果一致。FEM预测的极限荷载比试验测得的平均极限荷载小10.7%,证明了模型的可行性和合理性。
  • 2024,56(1):116-123, DOI: 10.16356/j.1005-2615.2024.01.012
    [摘要] (50) [HTML] (1072) [PDF 1.52 M] (194)
    摘要:
    为了模拟单向陶瓷基复合材料(Ceramic matrix composites, CMCs)在受到疲劳加载时的应力-应变关系,建立不同循环次数、不同疲劳峰值载荷的单向陶瓷基复合材料疲劳迟滞回线理论模型。将加载过程分为4个阶段且脱粘区域由新正向滑移区域、旧正向滑移区域和反向滑移区域组成,卸载过程滑移区域分为新正向滑移区域和反向滑移区域。分析了加载和卸载各个区域纤维轴向应力分布,推导了4个加载阶段和卸载对应的疲劳应力应变关系。预测了单向陶瓷基复合材料在不同峰值应力和不同循环的疲劳迟滞曲线,发现预测结果与文献中实验结果吻合较好。
  • 2024,56(1):124-133, DOI: 10.16356/j.1005-2615.2024.01.013
    [摘要] (39) [HTML] (751) [PDF 4.76 M] (201)
    摘要:
    对应用超声导波在线监测信息评估复合材料加筋结构冲击后剩余强度进行了研究。首先针对所监测的对象设计布置了压电传感网络并构建结构健康监测系统,通过局部信号差分系数计算出不同传感路径上的损伤指标,融合损伤概率成像方法识别损伤位置,测算形状因子以近似表征损伤尺寸。然后构建加筋结构有限元模型,由在线监测结果反馈损伤信息,采用软化夹杂法等效冲击损伤,依据复合材料损伤渐进失效分析理论,预测冲击后加筋结构的剩余极限强度。通过低速冲击、超声导波监测和压缩强度等一系列实验验证了所提出方法的有效性,为结构健康监测最高层次的应用提供基础。
  • 2024,56(1):134-143, DOI: 10.16356/j.1005-2615.2024.01.014
    [摘要] (36) [HTML] (665) [PDF 4.07 M] (217)
    摘要:
    纤维金属板蜂窝夹芯结构作为一种轻质航空结构,研究其抗鸟体高速冲击性能具有重要的现实意义。本文提出一种基于连续介质损伤力学的有限元模型,研究鸟体高速冲击下纤维金属板蜂窝夹芯结构的力学行为及损伤机理。采用光滑粒子流体动力学(Smooth particle hydrodynamics, SPH)法对鸟体类流体力学行为进行建模;采用Johnson-Cook模型模拟金属层冲击力学响应;采用三维Hashin准则,考虑应变率效应,模拟复合材料层板面内损伤演化;采用界面单元模拟层间分层现象。编写用户材料VUMAT子程序,实现基于ABAQUS/Explicit软件平台的数值求解。探讨鸟体速度、蜂窝高度和面板厚度对纤维金属板蜂窝夹芯结构鸟体冲击性能的影响,分析预应力条件下纤维金属板蜂窝夹芯结构鸟体高速冲击损伤特性,为夹芯结构鸟体冲击问题数值分析提供一定的参考。
  • 2024,56(1):144-153, DOI: 10.16356/j.1005-2615.2024.01.015
    [摘要] (35) [HTML] (958) [PDF 4.07 M] (185)
    摘要:
    复合材料以其比强度、比模量高,具有较好设计性等优点,成为轻量化装备的重要材料。复合材料生产过程中产生的残余应变是制约其快速发展和应用的重要因素之一,因此研究成形过程中材料内部应变变化十分必要。本文采用内埋光纤布拉格光栅(Fiber Bragg grating,FBG)的方法,对T700/C11预浸料在不同工艺参数下成形时内部应变及温度进行实时监测,探究了工艺条件对其内部应变的影响,建立了预测层合板残余应变数值分析模型,从而优化复合材料固化工艺参数。结果表明,合理地降低升温速率、使用较低热膨胀系数和导热系数的模具材料以及避免铺放误差可以有效降低残余应变。
  • 2024,56(1):154-162, DOI: 10.16356/j.1005-2615.2024.01.016
    [摘要] (50) [HTML] (34) [PDF 4.08 M] (179)
    摘要:
    梯度加筋板结构以其优异性能广泛应用于航空航天、汽车和交通等领域。针对梯度板的渐变结构导致均匀化及两尺度优化设计计算量过大及效率过低的问题,本文采用机器学习方法搭建以微结构变形参数为输入、等效刚度系数为输出的人工神经网络,实现等效刚度的高效预测。在优化过程中,本文引入表征单胞变形的单元设计变量,实现梯度板局部变形的显式控制,并引入映射函数节点设计变量,保证优化过程中单胞的局部变形与映射函数一致,方便两尺度优化结果解耦。数值算例验证了本文方法的有效性和正确性。
  • 2024,56(1):163-175, DOI: 10.16356/j.1005-2615.2024.01.017
    [摘要] (44) [HTML] (42) [PDF 5.49 M] (228)
    摘要:
    乘波体在高空高超声速飞行时,流场温度急剧升高,气体热力学性质发生改变,其气动特性与采用完全气体模型得到的结果存在差异,因此在飞行器设计中开展真实气体效应影响研究具有重要的工程价值。本文针对锥导乘波体设计提出了一种考虑平衡气体效应的特征线方法(Method of characteristic, MOC),基于不同半锥角和不同流动捕获曲线生成了不同外形的乘波体,并使用快速估算方法估算平衡气体条件和完全气体条件下各乘波体的气动特性和几何特征参数,研究了不同气体模型对乘波体设计结果的影响。研究结果表明,高马赫数下基于平衡气体模型设计得到的乘波体升阻比、容积率和俯仰力矩系数等特性参数相比完全气体结果存在差异,并且平衡气体效应对不同外形乘波体的影响程度和影响规律不同。
  • 2024,56(1):176-181, DOI: 10.16356/j.1005-2615.2024.01.018
    摘要:
    针对参数变化引起的系统不稳定情况,研究其闭环极点处于区域约束下滤波问题,提出了基于输出反馈的滤波系统设计方法。在被控系统及反馈滤波系统同时存在不确定性的情况下,以线性矩阵不等式形式给出输出反馈滤波系统的可解性条件,使其闭环系统渐近稳定,滤波误差输出对干扰的抑制性能指标小于给定上界,并把闭环系统极点配置于复平面上指定区域。运用该方法对某型警用无人飞行器纵向运动进行仿真验证,闭环系统的极点均分布在预期界限,系统趋于稳定,达到了设计目标,表明了该方法的有效性。
  • 2024,56(1):182-187, DOI: 10.16356/j.1005-2615.2024.01.019
    [摘要] (39) [HTML] (39) [PDF 1.16 M] (184)
    摘要:
    为改善压痕法测试断裂韧性过程中测量标准不同和精度不足的问题,基于临界压痕能量(Critical indentation energy, CIE)法,提出了基于Berkovich压痕应变能量密度(Strain energy density, SED)评估钢材断裂韧性的方法。同时考虑弹性和塑性能量并修正临界总压深,评价了9种钢材的韧性。结果表明,发现仅考虑塑性能量所测量韧性的相对误差在5%~20%,而本文同时考虑弹性和塑性能量所测量韧性的相对误差在5%以内。同时,确定临界总压深的拟合范围需要避开材料近表面弹性模量上升的区域,改善了基于CIE法使用Berkovich压头评估钢材断裂韧性的精确度。
  • 2024,56(1):188-196, DOI: 10.16356/j.1005-2615.2024.01.020
    [摘要] (39) [HTML] (34) [PDF 4.38 M] (280)
    摘要:
    随着光电器件的进一步发展,陷光结构得到广泛关注,但是倒金字塔结构、尺寸与其陷光性能之间的关系有待深入研究。本文采用铜银共辅助腐蚀法制备倒金字塔结构并实现倒金字塔结构的尺寸在1 μm以下调控,研究发现平均尺寸为1 μm倒金字塔结构具有最优异的陷光性能。将具有优异陷光性能的倒金字塔结构硅衬底应用于Si/PEDOT:PSS异质结光电探测器,该光电探测器在外加0 V偏压条件下对980 nm波长的光具有61 mA/W的响应度和9.20×1012 Jones的比探测率,实现了卓越的光电响应性能。本文为高性能Si/PEDOT:PSS异质结光电探测器的制备提供了一种新思路,证明了倒金字塔结构具有广阔的应用前景。
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    2015,47(1):160-166, DOI: 10.16356/j.1005-2615.2015.01.023
    [摘要] (4337) [HTML] (0) [PDF 4.62 M] (12351)
    摘要:
    针对微型轴流涡轮机面临的低展弦比、低雷诺数导致效率降低的问题,以某型200 kW微型燃气轴流涡轮发电机高压涡轮为研究对象,采用数值模拟方法开展了低展弦比下微型弯曲轴流涡轮叶片设计技术研究。对展弦比为0.88的涡轮静叶,分析对比了正弯和J型弯静叶对微型涡轮流场的影响,结果显示:正弯静叶顶部出口气流角较大,造成下游动叶叶尖泄漏损失增大,整体效率下降;而J型弯方案抑制了下游动叶叶背中径的流动分离,整体性能较原型有所提升。然后,研究了J型静叶弯高和弯角对涡轮性能的影响规律,结果表明:采用大弯高小弯角设计的J型静叶提高了静叶根部通流能力,同时合理分配了静叶通道内的负荷以及出口气流方向,对涡轮级流场的改善效果更佳。J型静叶弯高为1、弯角为+5°时,级效率达到0.852,流量为1.205 kg/s,较原型分别提高了0.77%和0.96%。
    2017,49(2):212-218, DOI: 10.16356/j.1005-2615.2017.02.010
    [摘要] (4004) [HTML] (2752) [PDF 807.81 K] (8180)
    摘要:
    依据直升机旋翼不平衡故障空间与多点机体振动空间存在一对一映射关系的理论,采用某旋翼试验台设置桨距不平衡、质量不平衡以及后缘调整片不平衡的方法获取试验数据。利用小波变换和神经网络处理直升机机体振动信号,并对直升机旋翼单故障和复合故障进行诊断。最终实现了一种利用小波变换处理机体振动信号诊断旋翼不平衡故障的方法。
    2017,49(5):622-634, DOI: 10.16356/j.1005-2615.2017.05.005
    [摘要] (6298) [HTML] (2727) [PDF 5.40 M] (7746)
    摘要:
    多电/全电飞机将机载二次能源逐步统一为电能,电推进飞机进一步将电能用于飞行动力源,飞机电气化被认为是飞机机电系统与动力系统融合的重大革新,已经成为航空技术发展的重要方向。航空电机系统是支撑飞机电气化的重要基础。文中介绍了飞机电气化的基本概念和发展现状,阐述了电气化对飞机电源与用电设备的重要影响,重点论述了航空电机系统对飞机电气化发展的重要性及其面临的研究机遇与挑战。基于此,系统分析了适应飞机电气化发展需求的先进航空发电机与电动机系统,并进一步总结了支撑先进电机系统发展的关键技术,包括新型电工材料与器件、冷却技术、多物理场耦合分析方法与集成化综合设计理念。
    2017,49(1):1-16, DOI: 10.16356/j.1005-2615.2017.01.001
    [摘要] (6843) [HTML] (3648) [PDF 2.86 M] (7551)
    摘要:
    首先概述了真空绝热板(Vacuum insulation panel,VIP)芯材、阻隔膜和吸气剂的研究现状,分析了不同芯材、阻隔膜和吸气剂对VIP的绝热性能和使用寿命的影响,并基于VIP的应用要求提出了适用于建筑用VIP的最佳结构,即多层金属(或氧化物)树脂复合阻隔膜包覆超混杂复合芯材和碳基氧化物复合吸气剂的VIP。该VIP不仅具有低热桥、阻气阻氧性能好的优点,还具备耐压、耐折、回弹性低、抗刺穿和耐老化的优良特性,充分发挥了纤维型VIP和颗粒型VIP的优点,同时完美结合了纳米涂层与树脂膜的优势,克服了颗粒型VIP易溃散、纤维型VIP易回弹、金属镀层缺陷大和树脂膜易刺穿的缺点。此外,碳基氧化物复合吸气剂的抗热辐射性能良好,可进一步提高VIP的绝热能力。最后指出研究和开发高性能、低成本的VIP将是未来研究工作的发展方向。
    2015,47(6):785-791, DOI:
    [摘要] (5981) [HTML] (0) [PDF 1.55 M] (7151)
    摘要:
    简要介绍了国外深空探测发展态势和内涵,剖析了中国深空探测取得的成功经验与主要差距。然后重点结合中国发展现状和现实需求,提出了中国深空探测后续发展目标,梳理出后续任务需提前开展研究的核心技术。最后对中国深空探测的持续发展提出了建议。
    2016,48(6):789-795, DOI:
    [摘要] (3534) [HTML] (3186) [PDF 2.95 M] (7111)
    摘要:
    航空发动机减速器齿轮箱的振动与噪声问题已经成为影响其传动系统可靠性、寿命和工作环境的关键因素。本文对减速器齿轮箱系统的振动噪声机理进行了分析与总结,确定其主要来源及传递路径,为设计阶段的各主要影响参数的选择提供依据。同时给出了一种比较实用的减速器齿轮箱辐射噪声的预测方法,可实现齿轮箱的噪声水平的评估和相应的齿轮箱结构薄弱部位定位,为结构优化提供依据。
    2016,48(3):303-309, DOI:
    [摘要] (5772) [HTML] (3373) [PDF 904.84 K] (6999)
    摘要:
    随着计算机、计算机辅助制造等技术的发展,数值模拟逐渐成为航空发动机设计手段之一。航空发动机燃烧室内是复杂的两相湍流燃烧过程,为了准确模拟这一过程,高精度两相湍流燃烧模型组成为航空发动机燃烧室设计师 必要的工具。本文从两相湍流数值模拟角度出发,对概率密度函数输运方程模型、火焰面模型和二阶矩模型这3种常用的燃烧模型的发展现状进行简要综述。
    2016,48(2):200-204, DOI:
    [摘要] (3875) [HTML] (2675) [PDF 793.15 K] (6684)
    摘要:
    为了研究桨叶高阶谐波变距对桨毂垂向载荷的影响,建立了基于独立桨叶控制技术的桨毂垂向载荷模型。假设桨叶刚体挥舞,采用Leishman-Beddoes(L-B)非定常气动力模型和Glauert入流模型计算旋翼气动力,求解桨叶挥舞动力学方程,计算桨毂垂向载荷。分析桨叶施加2Ω,3Ω阶变距谐波后桨毂垂向载荷的变化,总结高阶变距谐波幅值、相位对桨毂垂向振动载荷的影响规律。结果表明独立桨叶控制能有效降低直升机桨毂垂向振动载荷。
    2015,47(4):553-558, DOI:
    [摘要] (3135) [HTML] (154) [PDF 487.36 K] (6682)
    摘要:
    航班计划编排的实质是对航空公司各种生产要素的优化配置,其优化程度直接影响航空 公司市场竞争能力。目前,航空公司在编排短期航班计划时过多地考虑了市场竞争,而忽略 了航班延误。文中兼顾市场竞争与航班延误控制,将航班延误控制纳入短期航班计划的编排 过程中。通过分析独立延误与波及延误特点,建立基于延误控制的短期航班计划编排模 型,并采用贪婪随机自适应搜索过程(Greedy randomized adaptive search procedure,GRA SP)算法对模型进行求解。最后,通过实例分析验证了所提方法的有效性。
    2018,50(2):145-156, DOI: 10.16356/j.1005-2615.2018.02.001
    [摘要] (4251) [HTML] (7200) [PDF 1.76 M] (6679)
    摘要:
    首先,对美国20世纪70年代以来各时期涡轴发动机发展规划及其性能演变过程进行了梳理,并分析了不同循环类型及循环参数的选择,进行了性能统计分析。然后,介绍了直升机/发动机一体化设计理论的基础与方法。最后本文提出新一代超低排放涡轴发动机的概念,指出降低总耗油量的同时提高功重比,才能实现超低排放。
    2022,54(3):473-480, DOI: 10.16356/j.1005-2615.2022.03.014
    [摘要] (736) [HTML] (786) [PDF 3.70 M] (6614)
    摘要:
    多维力传感技术是工业智能化发展重要支撑技术之一。本文研制了一种中等量程的轮辐构型的电阻应变式六维力传感器,其量程为:切向力±300 N、法向力±600 N、力矩±25 N·m。传感器外圈和中心台通过4组特设的应变梁连接。每组应变梁包括一对处于两侧的“L”形梁及一根居中的扁平梁,能够从结构上降低维间耦合。进一步通过贴片及组桥方案设计从理论上消除了各方向间的耦合。静态标定结果表明,该传感器的维间耦合小于1%、测量精度不低于1‰、过载系数超过300%、非线性度低于0.3%。瞬态冲击法动态测试表明,该传感器具有较好的动态性能。本文将该六维力传感器用于机械臂抛光打磨过程的力学测量和反馈控制,取得了优异的效果,证实了传感器的可用性和优越性。该传感器将促进中国六维力测试技术发展、助力现代工业智能化进程。
    2017,49(3):325-339, DOI: 10.16356/j.1005-2615.2017.03.005
    [摘要] (2437) [HTML] (2271) [PDF 5.91 M] (6555)
    摘要:
    理论上爆轰熵增较小,旋转爆轰发动机比常规的爆燃发动机具有更高的热效率和比冲。文中对旋转爆轰发动机的燃烧室结构、爆轰方式、推进性能、热测量和不稳定性等方面进行了研究。结果表明该发动机的实验和数值模拟研究在国内外已经大量开展,但实验数据不够全面,测量手段有限;而爆轰波自身特性给发动机可靠性设计提出苛刻要求,因此旋转爆轰发动机的应用还有待进一步研究和发展。最后,文中总结了旋转爆轰发动机面临的挑战,并指出该发动机在火焰稳定器和磁流体动力发电方面有一定的应用前景。
    2020,52(1):131-141, DOI: 10.16356/j.1005-2615.2020.01.017
    [摘要] (1671) [HTML] (1521) [PDF 3.14 M] (6268)
    摘要:
    针对流动/酚醛树脂热解产物燃烧耦合数值模拟过程中使用详细化学反应机理带来的数值刚性问题,以保证计算精度要求,对酚醛树脂热解产物详细化学反应动力学模型进行简化研究。选取Chemkin-Pro中的良搅拌反应模型,对由53种组分325个基元反应组成的甲烷掺氢气详细化学反应动力学机理进行了敏感性分析和生产速率分析,得到包含15种组分15个基元反应的简化机理。结果表明:简化化学动力学模型能充分地再现详细基元反应模型的反应机理的主要特征,大幅缩短计算时间,进而用于高超声速条件下酚醛树脂热解产物引射及其对边界层扰动的计算流体动力学(Computational fluid dynamics,CFD)中。
    2020,52(3):499-506, DOI: 10.16356/j.1005-2615.2020.03.020
    [摘要] (1020) [HTML] (1125) [PDF 1.09 M] (6241)
    摘要:
    冲压空气涡轮作为飞机上的应急能源,能在出现紧急情况时提供电能,保证飞机上电传操控和电子设备的正常工作。本文以冲压空气涡轮为研究对象,基于机械运动原理对系统模型进行了简化,基于刚体假设,结合MATLAB软件从理论上研究结构在释放过程中的运动学问题。给出了冲压空气涡轮系统释放过程中各个关节空间位置的理论求解方法,得到了关节在空间中的运动轨迹和对应的速度时间曲线、加速度时间曲线,结果表明:冲压空 气涡轮系统的释放过程在1 s以内,释放速度较快,且各关节在释放初始阶段速度、加速度响应较大。本文的工作可为后期不同冲压空气涡轮系统构型的初步设计提供理论依据,指导冲压空气涡轮释放的仿真计算和试验。
    2022,54(3):404-410, DOI: 10.16356/j.1005-2615.2022.03.006
    [摘要] (667) [HTML] (493) [PDF 1.47 M] (6132)
    摘要:
    针对航天器产品恶劣工况对材料及连接方式高抗拉、抗剪强度力学性能的需求,设计试验验证了深低温至高温环境下真空钎焊与火焰钎焊试样拉伸与剪切性能:真空钎焊在-233 ℃条件下抗拉强度可达536 MPa、剪切强度可达260 MPa、-150 ℃时剪切强度300 MPa、常温剪切强度212 MPa,低温下剪切强度值更高且皆优于火焰钎焊对应温度下试样的结果。同时研究了真空钎焊工艺对合金钢40CrNiMoA材料性能的影响,真空钎焊工艺加工过程使材料本身抗拉强度下降约38%,表面硬度值下降约25%。并测量了真空钎焊试样200 ℃高温条件下抗拉强度为804 MPa,剪切强度为239 MPa。通过试验研究了不同焊接工艺对结构焊接后力学性能的影响,该试验结果对后续航天器结构设计工作具有一定的指导作用。
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