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    2024,56(3):375-386, DOI: 10.16356/j.1005-2615.2024.03.001
    摘要:
    为减少热处理智能化技术数据孤岛的状态,数字孪生的运用被广泛关注。数字孪生技术是智能化制造领域的先进智能技术,也是解决数据孤岛的重要方法之一。本文介绍了数字孪生技术与基于数字孪生的热处理研究现状。以车间数字孪生框架为基础,从物理车间、虚拟车间、车间服务系统、孪生数据4个方面介绍数字孪生的研究现状,分析了各部分中存在的主要问题。针对基于数字孪生为基础的热处理技术,结合传统热处理技术与特殊热处理的智能化研究进展,分析数字孪生技术在热处理中的应用与进展。
  • 2024,56(3):387-406, DOI: 10.16356/j.1005-2615.2024.03.002
    摘要:
    爬行作为动物的一种有节律的运动行为,众多学者对其潜在机理的研究已经持续了一百多年。随着计算机集成技术、材料科学、空气动力学、微纳制造与人工智能技术的不断进步,对仿生爬行机器人的研究正朝着微型化和智能化的方向发展。本文对昆虫级微型爬行机器人的前沿动态发展进行了综合评述,并结合当前发展态势给出了微型爬行机器人未来发展的建设性意见。首先介绍了微型爬行机器人的研究背景和基本概念,对微型爬行机器人的运动机理和稳定性判据进行了简单分析。然后分析了微型爬行机器人的驱动方式并比较了各种微型爬行机器人的性能。最后,从供能、制造和设计3方面对微型爬行机器人的关键技术进行了总结,探讨了微型爬行机器人研究面临的问题,并提出了微型爬行机器人未来的应用前景和发展方向。
  • 2024,56(3):407-414, DOI: 10.16356/j.1005-2615.2024.03.003
    摘要:
    蛇形机器人由于其狭长的机械臂和超冗余自由度,在复杂极端环境中具有优越的灵活性。本文在欠驱动蛇形臂机器人的结构基础上,提出了基于等效杆长和等效虚拟关节的两种轨迹跟踪算法,实现蛇形臂机器人对目标曲线的跟踪,满足蛇形臂机器人的运动控制需求。最后,设计了臂长1 075 mm 包含7关节单元的蛇形机器人样机并进行了轨迹跟踪实验,结果表明蛇形机器人可轻松穿过直径90 mm以上的狭小管道运动过程平稳、无振动验证了轨迹控制算法的正确性和结构设计的合理性。
  • 2024,56(3):415-423, DOI: 10.16356/j.1005-2615.2024.03.004
    摘要:
    通过拓扑重构,可以提高并联机器人的静刚度、故障修复等性能,但机器人重构之后能否到达任意指定的位姿且不经过奇异位形,尚无定论。为此,以可重构3-转动副转动副转动副(3-revolute-joint,revolute-joint,revolute-joint,3-RRR)并联机器人为研究对象,提出了一种能够实现“点对点”路径跟踪的规划算法。首先,建立了机构重构之前的反向运动学模型,据此确定了6组重构序列。接着,构建了一种“四步”规划算法,适用于任意自由度的可重构并联机器人的“点对点”路径跟踪,具有直观的几何解释,并且能够消除全部的奇异位形;通过算例验证了规划算法的有效性。然后,基于螺旋理论,计算出各组参量下的输入、输出和局部传递指标值,据此,确定了重构序列下的最优输入参量。最后,将“点对点”路径规划算法推广至连续路径规划的情形。
  • 2024,56(3):424-431, DOI: 10.16356/j.1005-2615.2024.03.005
    摘要:
    相比地面环境,太空环境中机器人系统暴露在宇宙射线中更容易受到外部干扰,且因难以维护和燃料消耗等原因带来的质量和惯性等系统参数变化使得其更容易存在系统不确定性。针对载体位置不受控的漂浮基空间机器人系统存在系统不确定性和外部干扰的问题,提出了一种基于变论域模糊控制的轨迹跟踪控制方法。在使用计算力矩控制器求解标称系统控制力矩的基础上,使用变论域模糊控制对系统不确定性和外界干扰带来的误差进行补偿。论域范围的实时变化使变论域模糊控制可以适用于不同时刻的不同误差范围,从而有效提高了系统的响应速度,减小了系统的稳态跟踪误差。最后通过李雅普诺夫方法证明控制方案的稳定性,并通过数值仿真证明了控制方法的有效性。
  • 2024,56(3):432-437, DOI: 10.16356/j.1005-2615.2024.03.006
    摘要:
    飞机壁板类零件在装配阶段需要进行精加工以满足装配精度要求,为了保证得到精确的加工路径和加工余量,需要将具有相互装配关系的零件进行虚拟配准。本文提出一种面向定位孔定位的飞机壁板类零件修整装配的多约束配准算法。首先根据零件实际装配情况,提出3项约束准则,包括定位孔位置约束、配合面距离最小约束和配合面距离均匀约束,并转换成相应的目标函数;然后将目标函数中待求参数进行微分变换并通过交替迭代梯度下降算法求得待求参数可行解。模拟实验验证和实际加工应用表明,本文方法针对零件配合面不同姿态的点云都能精确配准,并基于配准结果,可得到精确加工轨迹和余量,提升零件装配质量。
  • 2024,56(3):438-446, DOI: 10.16356/j.1005-2615.2024.03.007
    摘要:
    利用结构耐久性分析技术可以在保证飞机结构可靠性的同时,有效提高飞机结构的经济性。应用结构耐久性分析技术,对某型飞机飞行载荷谱作用下一种7B04-T651高强铝合金典型疲劳结构的原始疲劳质量(Initial fatigue qualit, IFQ)进行了研究。开展了3级不同应力水平下的飞行载荷谱疲劳试验研究;利用极大似然估计法处理基于三参数Weibull分布的裂纹萌生时间分布的参数估计问题,利用蒙特卡罗法对比验证了该方法的正确性,提出使用对数样本矩处理当量初始缺陷尺寸(Equivalent initial flaw size, EIFS)分布以获取通用当量初始缺陷尺寸分布模型;建立描述该典型结构的原始疲劳质量模型,验证其当量初始缺陷尺寸小于许用规定的0.125 mm;最后通过对该典型结构的原始疲劳质量分析,验证了通用化方法的正确性和实用性,并且建立了结构在不同应力区、不同指定裂纹尺寸和不同可靠度下的寿命估计模型。
  • 2024,56(3):447-456, DOI: 10.16356/j.1005-2615.2024.03.008
    摘要:
    为进一步实现砂型3D打印高效率和高精度成形,开展砂型输出立体光刻(Stereolithography, STL)模型法向量和单位化预处理研究,提取复杂结构多轮廓砂型内部轮廓,提出砂型3D打印每层三角面片单位法向量|Z|最大值的自适应分层厚度准则,实现兼顾沿打印方向和水平方向不同曲率轮廓STL模型高精度分层,最后基于MATLAB开发平台编写砂型多轮廓自适应测试程序,对复杂泵壳砂型/砂芯STL模型进行切片测试。实验结果表明,采用自适应切片算法可以显著提高砂型打印成形精度的同时提高成形效率,对砂型3D打印具有重要理论价值和工程意义。
  • 2024,56(3):457-467, DOI: 10.16356/j.1005-2615.2024.03.009
    摘要:
    增材制造 (Additive manufacturing, AM) 技术制备的钛合金部件在航空航天领域具有广泛的用途,对增材制造钛合金精密零部件而言,铣削、抛光等后处理加工是必不可少的工序。本文选用聚晶金刚石 (Polycrystalline diamond, PCD) 微铣刀对锻造钛合金、激光选区熔化(Selective laser melting, SLM) 技术制备的未经过热处理和经过热处理的钛合金进行微铣削试验,研究了3种不同制造工艺的钛合金材料的微铣削加工性能。结果表明:SLM-热处理钛合金的铣削力最大,这与其材料硬度最高有关。微铣削过程中,所有钛合金材料的逆铣侧顶端毛刺尺寸均要大于顺铣侧顶端毛刺尺寸。在不同制造工艺的钛合金材料中,SLM-钛合金生成的顶端毛刺宽度最小,这与其塑性最差有关。SLM-热处理钛合金获得的表面质量最好,这不仅与材料的硬度和塑性有关,同时还受到孔隙度的影响。
  • 2024,56(3):468-477, DOI: 10.16356/j.1005-2615.2024.03.010
    摘要:
    为研究复合材料开孔板在拉伸载荷下的失效行为,基于开孔板的拉伸试验建立了高精度的有限元仿真模型,并批量生成了拉伸载荷-位移曲线的数据集。提出了一种双长短时记忆(Long short-term memory,LSTM)神经网络模型用于预测载荷-位移曲线,其中第1个LSTM模型进行输入特征的提取,第2个LSTM模型直接给出载荷-位移曲线的预测。结果表明:这一模型能够高效、准确地预测开孔板的拉伸载荷-位移曲线,在测试集上的决定系数R2可以达到0.975 5,关键特征如初始刚度E0的预测误差仅为1.85%,极限载荷Fmax的预测误差仅为2.16%。
  • 2024,56(3):478-485, DOI: 10.16356/j.1005-2615.2024.03.011
    摘要:
    复合材料格栅结构已大量应用于航空航天飞行器中,探究其力学性能具有重要的工程研究价值。为提高复合材料格栅结构的承载效率,提出一种基于“断筋”处理的纤维形态改善方法,通过有限元分析与试验验证的手段,研究了不同断筋比例对复合材料格栅结构节点处纤维形态和拉伸性能的影响。利用建立的有限元模型分析了断筋处理的复合材料格栅结构拉伸失效机理,仿真与试验结果误差均小于10%。结果表明:在成型过程中适当进行断筋处理,能够显著降低节点处纤维弯曲角度,提高拉伸性能。相较于不进行断筋处理,断筋比例为30%时,拉伸极限载荷提高了24.4%。
  • 2024,56(3):486-493, DOI: 10.16356/j.1005-2615.2024.03.012
    摘要:
    为考核层合结构复材风扇叶片在1.5倍离心载荷下的低周疲劳寿命,制备一批风扇叶片,在薄弱部位取样。通过建立层合结构风扇叶片有限元模型,模拟榫头的应力状态,从而确定拉伸载荷水平,开展拉-拉载荷低周疲劳测试。在相邻铺层间引入内聚力单元,并考虑榫头试样单向带面内损伤,模拟损伤变量随循环数累积的过程,增加虚拟拉伸载荷,得到榫头低周疲劳失效时刻的损伤状态。试验结果说明榫头元件形成分层裂纹的平均寿命为17 207 次循环,首次出现分层裂纹的位置基本一致。数值仿真结果表明榫头单向带基体和层间损伤累积引起裂纹扩展,导致低周疲劳失效。本研究可为建立层合结构复材风扇叶片低周疲劳寿命试验流程和疲劳失效判据提供支撑。
  • 2024,56(3):494-503, DOI: 10.16356/j.1005-2615.2024.03.013
    摘要:
    P型橡胶卡箍是航空发动机外部管路系统中连接管路与支架、机匣之间的重要连接件,其主要的失效形式为机体振动和管内高压液体脉动共同作用下的疲劳断裂。卡箍的疲劳性能极大地制约了管路系统的性能,因此对于卡箍的疲劳性能研究具有重要意义。本文首先设计并进行了卡箍的拉压疲劳试验,得到了不同加载位移下的疲劳寿命。后续的断口分析表明卡箍疲劳破坏呈现出两种不同的形式:一是卡箍的金属箍带发生由外侧向内侧扩展的疲劳断裂,二是卡箍的橡胶垫圈严重的磨损现象。其次,结合卡箍疲劳试验的加载过程,建立了对应的有限元模型,并通过与贴片位置的应变对比验证了构建模型的预测精度。针对卡箍箍带疲劳断裂的失效形式,通过卡箍箍带所采用的不锈钢材料的疲劳试验结果,建立了卡箍的SWT(Smith-Watson-Topper)、FS(Fatemi-Socie)以及WB(Wang-Brown)临界平面疲劳寿命模型。最后,结合有限元分析得到的最大应力应变以及卡箍拉压疲劳试验得到的疲劳寿命结果,验证了提出的寿命模型均处于3倍分散带内,对于卡箍的疲劳寿命具有良好的估计精度。
  • 2024,56(3):504-515, DOI: 10.16356/j.1005-2615.2024.03.014
    摘要:
    引入了一种基于特征点约束的飞机外翼对接位姿拟合粒子群优化方法,用于解决外翼对接时位姿拟合误差大的问题,以提高外翼对接精度。首先,通过建立外翼对接时的空间坐标系,分析外翼作为移动部件时位姿拟合误差产生的原因以及减小误差的关键点。然后,使用最小二乘法解算位姿调整参数,通过对特征点约束条件的分析,建立合适的目标函数建立数学模型。再次,引入粒子群算法对位姿调整参数进行优化解算,提高参数精度,从而减小了位姿拟合误差。最后实验验证了本文方法的可行性和有效性。
  • 2024,56(3):516-525, DOI: 10.16356/j.1005-2615.2024.03.015
    摘要:
    鱼骨柔性翼(Fish bone active camber, FishBAC)是一种依靠结构变形实现机翼弯度变化的结构形式,相较于传统的离散式控制面和增升装置,可以在实现机翼弯度变化的同时保持气动表面的连续与光滑。然而,其依靠结构弹性变形实现机翼变弯度的基本特征可能引发潜在气动弹性问题。针对柔性翼潜在的气动弹性问题,本文从结构特性和气动弹性特性两方面进行了研究。在结构特性方面,基于欧拉梁理论和逐段刚化法建立等效结构模型,经有限元验证发现简化模型在计算非均质梁结构保持精度的同时提高了计算效率。在气动弹性特性分析方面,基于等效刚柔耦合翼型模型和非定常气动理论完成了气动弹性特性分析。结果表明,FishBAC建模时需考虑结构柔性,忽略结构柔性会对气动弹性特性的预测存在一定偏差。在驱动力矩低于1.5 N·m时,本文简化的等效结构模型可较好地预测考虑静气动弹性特性的机翼结构形变。使用本文提出的翼型模型考虑结构存在刚柔耦合特性,并预测柔性段所发生的弯度颤振,简化模型与MSC Nastran相比在颤振速度预测上保持了一致性。
  • 2024,56(3):526-533, DOI: 10.16356/j.1005-2615.2024.03.016
    摘要:
    飞翼无人机可利用主动流动控制技术取代传统舵面,避免舵面偏转产生的雷达回波,能够获得更好的隐身性能。本文面向装载环量控制器的大展弦比飞翼无人机,提出了一种兼顾气动和隐身性能的飞翼翼型联合优化方法。针对包含环量控制(Circulation control, CC)机构的二维翼型建立了基于代理模型的联合优化框架,并通过寻优求解,获得了Pareto前沿解集。选择Pareto前沿中的3个点对应的二维翼型进行了气动与隐身性能评估,数值计算结果证实了本文提出的联合优化方法的可行性。
  • 2024,56(3):534-544, DOI: 10.16356/j.1005-2615.2024.03.017
    摘要:
    基于运动嵌套网格方法建立了一套针对直升机旋翼/机身/平尾非定常干扰流场的数值模拟方法,并通过ROBIN机身和Caradonna & Tung旋翼算例进行了验证。应用该方法计算了悬停和前飞状态下直-9直升机旋翼/机身/平尾干扰流场,并与孤立旋翼、孤立机身流场的数值模拟结果进行了对比,分析了不同前飞速度下的旋翼/机身/平尾非定常气动干扰规律。计算结果表明,机身对旋翼诱导速度的干扰具有很强的方向性,并且会导致旋翼桨尖涡涡管畸变,引起旋翼拉力系数波动峰峰值增加;在旋翼下洗流作用下,机身/平尾表面呈现出复杂的非定常压力分布;随前进比增大,旋翼尾流远离平尾区域,气动干扰显著减弱。
  • 2024,56(3):545-560, DOI: 10.16356/j.1005-2615.2024.03.018
    摘要:
    在多智能体系统的研究与实践中,编队路径规划尤为关键,不仅保障智能体的安全运行,也能提高系统执行任务的效率。本文提出了一种适应动态复杂环境的多智能体编队路径规划方法,确保系统在动态避障和编队形状保持方面的实时响应能力。开发了两种核心算法:一种致力于局部运动规划,另一种聚焦于全局路径规划。局部运动规划算法迭代应用半定规划和二次规划,求解得到智能体周围的无障碍凸区域,并通过连续凸优化技术优化编队参数。这一方法有效解决了多智能体编队在动态障碍物避让方面的问题,确保在遵守环境约束的同时实现编队的稳定保持。全局路径规划阶段进一步采用了这一思想,对自由空间中的无障碍凸区域进行采样,结合约束优化来计算起始编队和目标编队之间的过渡编队,并利用图搜索算法找到通往目标编队的最优路径。本文利用MATLAB搭建一个动态障碍物与静态障碍物并存的复杂仓储环境,验证了方法的有效性,并与虚拟结构法和概率路线图(Probabilistic roadmap,PRM)进行对比,展示了其在效率和准确性方面的优越性。
  • 2024,56(3):561-570, DOI: 10.16356/j.1005-2615.2024.03.019
    摘要:
    在工程应用中,作用于工程结构上的载荷多为分布载荷,因此分布载荷识别技术一直备受关注。动标定技术通过建立载荷与响应之间的关系识别载荷,传统动标定方法根据有限元仿真获得标定矩阵,识别结果受到模型误差影响。基于Gauss-Legendre积分将无限维的动标定转换为有限维的动标定,通过傅里叶逆变换和卷积积分得到时域标定矩阵,对施加于结构上的分布载荷进行时域识别,并用仿真验证了该方法的有效性和高精度。在响应中加入噪声,考察该方法的抗噪性,并与传统仿真标定方法进行对比,并讨论了不同高斯点总数对识别精度的影响。
  • 2024,56(3):571-576, DOI: 10.16356/j.1005-2615.2024.03.020
    摘要:
    医用氧化锆陶瓷(Y-TZP)是较好的齿科修复体材料,为了得到较好的齿科修复体性能对于其制造精度特别是表面粗糙度的要求比较高,但其是硬脆难加工材料,为了提高医用氧化锆陶瓷磨削加工表面质量和加工效率,在对医用氧化锆陶瓷磨削过程中的声发射信号分频段进行相关性分析的基础上,提取磨削声发射840~850 kHz敏感频段信号中与磨削表面粗糙度强相关的12组特征值,构建了具有较高预测精度的随机森林神经网络,最终医用氧化锆陶瓷磨削表面粗糙度声发射预测最大相对误差低于8.37%,研究结果对医用氧化锆陶瓷磨削表面粗糙度在线智能监测有较大的参考价值。
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    2015,47(1):160-166, DOI: 10.16356/j.1005-2615.2015.01.023
    [摘要] (4380) [HTML] (0) [PDF 4.62 M] (12580)
    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] (4028) [HTML] (2880) [PDF 807.81 K] (8385)
    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] (6346) [HTML] (2885) [PDF 5.40 M] (7983)
    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] (6870) [HTML] (3838) [PDF 2.86 M] (7808)
    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] (6038) [HTML] (0) [PDF 1.55 M] (7363)
    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] (3560) [HTML] (3336) [PDF 2.95 M] (7321)
    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] (5780) [HTML] (3531) [PDF 904.84 K] (7226)
    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。
    2020,52(3):499-506, DOI: 10.16356/j.1005-2615.2020.03.020
    [摘要] (1050) [HTML] (1138) [PDF 1.09 M] (7122)
    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):473-480, DOI: 10.16356/j.1005-2615.2022.03.014
    [摘要] (801) [HTML] (820) [PDF 3.70 M] (6958)
    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。
    2015,47(4):553-558, DOI:
    [摘要] (3161) [HTML] (154) [PDF 487.36 K] (6896)
    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] (4277) [HTML] (7360) [PDF 1.76 M] (6868)
    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。
    2016,48(2):200-204, DOI:
    [摘要] (3903) [HTML] (2796) [PDF 793.15 K] (6838)
    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。
    2017,49(3):325-339, DOI: 10.16356/j.1005-2615.2017.03.005
    [摘要] (2456) [HTML] (2401) [PDF 5.91 M] (6732)
    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] (1700) [HTML] (1662) [PDF 3.14 M] (6594)
    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。
    2022,54(3):404-410, DOI: 10.16356/j.1005-2615.2022.03.006
    [摘要] (709) [HTML] (524) [PDF 1.47 M] (6378)
    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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