主管单位:中华人民共和国工业和信息化部
主办单位:西北工业大学  中国航空学会
地       址:西北工业大学友谊校区航空楼
  • 2022年第13卷第4期文章目次
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    • >综述
    • 支线货运无人机的发展现状、运行方式与关键技术分析

      2022, 13(4):1-10. DOI: 10.16615/j.cnki.1674-8190.2022.04.01

      摘要 (727) HTML (1752) PDF 3.75 M (1772) 评论 (0) 收藏

      摘要:支线货运无人机为偏远地区、山地、高原、海岛和城市快捷货运等提供了一种更经济、更高效的物资运输方式,并在应急救援和前线补给中发挥着重要作用。本文回顾了支线货运无人机的国内外发展现状,对比了支线货运无人机与有人机、陆地交通之间的竞争优势,论述了当前技术条件下支线货运无人机相对安全的运行方式——点对点管道飞行,并分析了支线货运无人机需要解决的关键技术,包括适航技术、飞行器平台技术、智能控制技术、数据链路技术、导航技术和自主起降技术等。支线货运无人机的广泛应用需要开展体系性建设工作,重视运行风险,除平台研制外,还必须关注法律法规、空域管理、飞行管理、机场设施等方面的工作。

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    • 多电飞机电动环境控制系统设计研究综述

      2022, 13(4):11-24. DOI: 10.16615/j.cnki.1674-8190.2022.04.02

      摘要 (1099) HTML (413) PDF 3.46 M (1404) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着飞机设计朝着多电化发展,多电飞机中电动环境控制系统的研制受到了广泛关注。本文首先介绍了B787 飞机电动环控系统运行原理,综述了目前电动环控系统的架构设计与权衡、关键部件设计的研究现状,提出采用电动环控系统设计会导致飞机设计更趋复杂,因此需要集成化的工具支持电动环控系统的架构设计,并发展可替代CFD 计算的代理模型技术缩短关键部件的设计周期,为我国电动环境控制系统的研究和发展提供参考。

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    • >论文
    • 民用客机可变弯度机翼优化设计研究

      2022, 13(4):25-36. DOI: 10.16615/j.cnki.1674-8190.2022.04.03

      摘要 (833) HTML (457) PDF 3.76 M (967) 评论 (0) 收藏

      摘要:远程宽体客机实际飞行状态下机翼变弯度有效减阻可以提升客机性能和飞行品质。以全机配平构型为研究对象,基于襟翼、扰流板偏转建立变弯度模型;采用RANS 方程实现阻力的精确求解并建立响应面模型,对不同升力系数、马赫数的多个飞行状态进行变弯度减阻优化;在此基础上,对实际飞行过程中变弯度操作需求及综合减阻性能进行分析,并采用布雷盖公式评估机翼变弯度后全航段综合巡航效率。结果表明:在巡航马赫数飞行时,采用两次变弯度设置即可在较宽的升力系数范围内获得减阻收益;在10 km 定高巡航时,机翼变弯度可使整个航段综合减阻1.9 cts(阻力系数单位),航时、航程提高0.72%;在8 和10 km 进行一次阶梯巡航,机翼变弯度可使整个航段综合减阻2.9 cts,航时、航程提高1.19%。

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    • 后机身收缩方式对通航飞机气动特性的影响研究

      2022, 13(4):37-47. DOI: 10.16615/j.cnki.1674-8190.2022.04.04

      摘要 (662) HTML (344) PDF 3.70 M (759) 评论 (0) 收藏

      摘要:通航飞机是民用飞机的重要组成部分,其外形特征对气动阻力具有不可忽视的影响。使用基于N-S方程的数值模拟方法,分析典型通航飞机阻力极曲线的桶形特征,给出机身上表面轮廓线曲率对阻力的影响;研究机身上表面、下表面和侧面3 种收缩方式下,通航飞机气动特性的差异,并进行基础外形和改进外形气动特性的对比。结果表明:收缩率增大时,对于下表面和侧面收缩,其压差阻力和摩擦阻力均减小;而上表面收缩时,压差阻力增大;合适的机身收缩,可使机身压差阻力减小29.76%,全机最大升阻比增大6.34%。合理的收缩方式不仅能提高升阻比,还能够改善纵向静稳定性。

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    • 应用CFD方法的舰载直升机舰面气弹响应计算与分析

      2022, 13(4):48-56. DOI: 10.16615/j.cnki.1674-8190.2022.04.05

      摘要 (390) HTML (83) PDF 1.66 M (794) 评论 (0) 收藏

      摘要:舰载直升机所处的环境恶劣,其旋翼桨尖易产生过度挥舞与机身发生碰撞等事故,研究直升机舰面气弹响应可预防此类事故的出现。本文应用CFD 方法获得舰船流场数据,结合桨叶动力学模型,综合提出旋翼气弹响应计算分析方法,研究不同来流速度、悬停位置与风向角下旋翼的气弹响应。结果表明:本文提出的气弹响应计算分析方法正确可行;舰船来流速度的增加会引起桨尖响应最大值的增大,速度从20 m/s 变为40 m/s时,响应幅值增加了8.35%;悬停位置主要影响桨尖位移响应沿桨盘方位角的分布;来流风向角的改变会显著影响旋翼气弹响应,桨尖挥舞位移最大值与舰船尾流场的垂向速度分布有关,变化梯度越大桨尖挥舞最大值亦越大。

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    • 考虑低空运行环境求解无人机任务分配问题的研究

      2022, 13(4):57-64. DOI: 10.16615/j.cnki.1674-8190.2022.04.06

      摘要 (708) HTML (72) PDF 1.33 M (714) 评论 (0) 收藏

      摘要:在低空救援中如何合理的分配无人机的搜救任务长期以来都是研究的重点。本文在分层级分布式分配方法的基础上建立多目标多无人机任务分配模型,在模型中以搜救费用、无人机使用数量、完成任务的均衡性为目标函数,并且采用改进的NSGA-Ⅱ算法进行求解。结果表明:本文建立的模型有效,能在不同搜救环境下给出合理有效的分配方案;在搜救中考虑以搜救效率最高为导向时,带来无人机成本和数量的增加;当实际搜救的无人机非常有限时,则需要时间成本的投入;以经济利益为导向时,则会导致搜救时间的增加。

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    • 航空装备军民协同保障策略选择的影响因素研究

      2022, 13(4):65-72. DOI: 10.16615/j.cnki.1674-8190.2022.04.07

      摘要 (674) HTML (280) PDF 2.04 M (666) 评论 (0) 收藏

      摘要:现有航空装备保障研究缺乏对军民协同保障策略选择的影响因素探究。本文基于有限理性的条件,构建在装备发展部的参与下军地双方基于知识共享的协同保障演化博弈模型,分析在装备发展部的参与下军地双方对航空装备协同保障的策略选择,并在理论模型的基础上进行三方策略选择的数值仿真分析。结果表明:装备发展部参与的初始意愿度、政策制定、资金投入和军民双方在知识共享情境下进行协同保障的成本与收益系数、单方的机会收益以及违约惩罚力度大小对军民协同保障的策略选择具有重要影响。

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    • >工程应用
    • 任务规划系统机动模型与航线设计

      2022, 13(4):73-82. DOI: 10.16615/j.cnki.1674-8190.2022.04.08

      摘要 (273) HTML (674) PDF 1.32 M (884) 评论 (0) 收藏

      摘要:航空兵任务规划系统中飞机空对地攻击航线解算的准确性、航线生成质量和航线解算速度是衡量任务规划系统能力的重要指标。飞机空对地攻击航线设计是飞机航线规划中典型的多约束复杂机动,其在设计与使用过程中受到来自时间、空间及飞机本体的多维约束,对飞行动力学建模与航迹优化提出了较高的要求。利用面向对象的思想对飞机无侧滑动力学模型进行建模,通过航线机动动作拼接,分段优化的方式实现复杂机动过程的设计与优化。结果表明:该航线优化设计能够实现飞机多约束航迹设计与规划功能,迭代优化算法具有较好的收敛性,可满足航空兵任务规划使用要求。

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    • 中低空太阳能无人机高效螺旋桨设计方法

      2022, 13(4):83-90. DOI: 10.16615/j.cnki.1674-8190.2022.04.09

      摘要 (659) HTML (234) PDF 3.38 M (946) 评论 (0) 收藏

      摘要:目前对于常规螺旋桨和高空螺旋桨的设计较多,而对中低空太阳能无人机螺旋桨的研究很少,因此提出一种针对中低空太阳能无人机的高效率螺旋桨设计方法。根据太阳能无人机的飞行跨度曲线,选取爬升和主要巡航高度为设计点,首先基于Betz 最小能量损失的设计准则和片条理论及其逆向推导,计算各设计点下的弦长与桨距角分布;然后根据飞行跨度曲线对各设计点的计算结果进行权值分配,得到最终的设计弦长与桨距角分布;最后基于CFD 数值模拟技术,在验证算法的基础上对设计的螺旋桨进行仿真计算。结果表明:与使用常规螺旋桨相比较,在允许功率范围下,本文设计的螺旋桨效率在整个任务周期的飞行包线内均有明显提升,满足设计要求。

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    • 复合材料单搭胶接接头静力与疲劳裂纹扩展研究

      2022, 13(4):91-100. DOI: 10.16615/j.cnki.1674-8190.2022.04.10

      摘要 (825) HTML (179) PDF 5.61 M (1072) 评论 (0) 收藏

      摘要:胶层裂纹是复合材料胶接接头的常见损伤形式之一,严重影响复合材料结构的完整性。以胶接结构中常见的复合材料单搭胶接接头为研究对象,建立其三维数值模型,采用双线性内聚力本构关系表征静态裂纹扩展,并将静态模型扩展至疲劳裂纹扩展模型;结合静力与疲劳试验,对单搭胶接接头的应力应变分布规律、裂纹扩展与破坏机理展开研究。结果表明:单搭胶接接头在静力和疲劳载荷下,由于偏心拉伸应变呈非线性变化,搭接区域两端由于应力集中首先出现裂纹,由两端向中央区域扩展并迅速贯穿整个搭接区域,静力失效模式为内聚破坏,疲劳断面为界面脱胶。

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    • 起落架缓冲支柱柱塞组件故障分析及改进研究

      2022, 13(4):101-106. DOI: 10.16615/j.cnki.1674-8190.2022.04.11

      摘要 (711) HTML (161) PDF 1.31 M (814) 评论 (0) 收藏

      摘要:起落架缓冲支柱修理时发现柱塞组件的螺母螺纹发生咬合变形,为探究该故障发生的原因,根据柱塞组件的结构特点与工作原理,构建螺纹咬合变形故障的故障树,并基于历史试验数据、螺纹剩余强度分析以及产品状态检查等方法对故障树底事件逐一分析并进行改进研究。结果表明:螺母设计缺陷和螺母未装配到位是导致螺纹发生咬合变形的原因;将螺距改为2 mm、使用双套筒式专用工装可提高螺纹剩余强度,保证螺母的分解、装配质量。

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    • 微型涡喷发动机总体综合设计应用研究

      2022, 13(4):107-116. DOI: 10.16615/j.cnki.1674-8190.2022.04.12

      摘要 (579) HTML (407) PDF 1.08 M (1429) 评论 (0) 收藏

      摘要:微型涡喷发动机总体设计目前还没有较为详细的设计准则和方法。本文应用涡轮发动机的尺寸和重量设计与评估方法,对9~80 kg 级的多台微型涡喷发动机进行总体综合设计并与其发动机数据进行对比评估;建立微型涡喷发动机综合设计数据库,提炼微型涡喷发动机综合设计准则,利用该准则进行16 kg 级微型涡喷发动机的总体综合设计。结果表明:应用微型涡喷发动机总体综合设计方法得到的设计准则可靠性高,能够对微型涡喷发动机进行总体方案设计。

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    • 民用飞机冲压空气涡轮系统适航工程技术研究

      2022, 13(4):117-123. DOI: 10.16615/j.cnki.1674-8190.2022.04.13

      摘要 (650) HTML (367) PDF 571.10 K (678) 评论 (0) 收藏

      摘要:冲压空气涡轮系统是一种飞机应急能源,其在紧急情况下为飞机提供应急液压源和/或应急电源,对飞机应对紧急情况至关重要。本文参照AP-21-AA-2011-03-R4 中关于航空器生命周期审定过程划分及合格审定活动,结合某型民用飞机冲压空气涡轮系统研制过程,从识别审定基础开始,将适航条款转化成需求,落实到产品设计中,明确条款的符合性方法和验证思路,最终给出民用飞机冲压空气涡轮系统适航工程技术的工作流程和方法。此套工作流程已通过某型民用飞机冲压空气涡轮系统的研制进行了初步验证,可为国内民用飞机机载系统的研制及取证过程提供参考。

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    • 一种民用飞机电作动舱门集中式控制方案研究

      2022, 13(4):124-130. DOI: 10.16615/j.cnki.1674-8190.2022.04.14

      摘要 (477) HTML (770) PDF 6.17 M (849) 评论 (0) 收藏

      摘要:在未来飞机多/全电化和机电综合管理的发展趋势下,舱门作动器逐渐由机电作动取代了传统的液压、机械作动。针对目前民用飞机舱门分散式独立控制杂、乱、散的局面,提出一种用于电作动舱门的集中式控制方案。对该集中式控制方案下如何实现电机的伺服控制、舱门的并行控制以及接近传感器感应距离值的修改进行设计,并搭建舱门作动系统模拟装置及电机加载试验平台,对集中式控制的架构及电机伺服控制进行试验验证。结果表明:本文提出的电作动舱门集中式控制方案是可行的,且该方案能够大幅减少舱门线缆数量,降低舱门系统的复杂度,提高系统可靠性及可维护性。

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    • 某型减压器安全阀持续放气故障试验研究

      2022, 13(4):131-139. DOI: 10.16615/j.cnki.1674-8190.2022.04.15

      摘要 (591) HTML (283) PDF 3.60 M (661) 评论 (0) 收藏

      摘要:某型飞机氧气系统所用的集成减压器在使用过程中连续多次出现低压安全阀持续放气故障,为分析故障原因,根据该型减压器结构和工作原理,结合对故障现象和故障树的分析,设计相关试验,提出改进措施,并进行试验验证。结果表明:减压活门的阻尼特性与减压器的输出流量不匹配是导致故障的主要原因。在大流量情况下,减压活门一直处于振动状态,使其产生一定的磨损,致使减压器输出压力缓慢爬升而导致安全阀开启;当安全阀开启时,安全阀排气量远大于额定输出流量,减压器丧失压力调节功能,直至将瓶内气体排空。通过改变减压活门的阻尼特性,排除了该故障。

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    • 基于Hdot指令的舰载机两种动力补偿控制系统研究

      2022, 13(4):140-146. DOI: 10.16615/j.cnki.1674-8190.2022.04.16

      摘要 (712) HTML (496) PDF 1.05 M (678) 评论 (0) 收藏

      摘要:舰载机着舰时采用动力补偿系统可在很大程度上减轻飞行员的操纵负担,提高动态响应速度和控制精度。针对舰载机的两种动力补偿控制系统开展研究,基于Hdot 指令对迎角保持和速度保持两种进场动力补偿系统分别进行设计和仿真,分析两种补偿系统在风干扰情况下的动力补偿响应情况,并对比仿真结果分析其基本原理。结果表明:迎角恒定动力补偿系统稳定迎角的能力大于速度恒定动力补偿系统,轨迹控制也比速度恒定动力补偿系统快。

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    • 提升民用飞机水废水系统运营经济性技术研究

      2022, 13(4):147-154. DOI: 10.16615/j.cnki.1674-8190.2022.04.17

      摘要 (272) HTML (506) PDF 1.35 M (675) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于现代民机绿色环保设计理念和对经济性的追求,减重是飞机设计中重点考虑因素,关于降低民用飞机水废水系统运营载重、提高运营经济性研究,国内外尚未发布公开文献。本文基于对航线用水统计数据研究,形成航线运营所需水量计算技术;基于我国航线飞行时长分布特点,提出基于航线实际运营时间和载客人数为需求、为系统设定分档加水设计技术。结果表明:与同类机型数据对比,本文的水量计算技术是有效的;分档加水设计技术能够有效地降低系统在航线运营过程中的运营重量,可以提升民用飞机水废水系统的运营经济性。

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    • 机场机动区滑行道运行方案设计及仿真评估

      2022, 13(4):155-161. DOI: 10.16615/j.cnki.1674-8190.2022.04.18

      摘要 (182) HTML (612) PDF 1.38 M (804) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着我国多跑道机场的日益增多,研究此类机场机动区滑行道运行方案的优化设计及评估方法,对促进机场场面资源的集约高效利用具有重要意义。给出多跑道机场机动区滑行道运行方案“固定、单向、顺向、循环”的设计原则,以及面向平行跑道隔离运行场景的“单侧运行”和“双侧运行”滑行道运行方案设计范式;基于“航班备选滑行路径库”和所给滑行道运行方案设计基本原则及范式,两者综合运用开展机动区滑行道运行方案优化。以成都天府国际机场为例,设计三种机动区滑行道备选运行方案,并针对典型的日航班架次采用AirTOp 软件进行仿真及量化分析。结果表明:所给多跑道机场机动区滑行道运行方案设计方法有助于缓解航班滑行延误、滑行冲突等待时间以及滑行冲突占比,所给仿真评估方法适用于大航班量下的场面运行方案对比 论证。

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    • 柔性飞艇主气囊湿模态分析及试验研究

      2022, 13(4):162-167. DOI: 10.16615/j.cnki.1674-8190.2022.04.19

      摘要 (600) HTML (545) PDF 3.78 M (847) 评论 (0) 收藏

      摘要:大型柔性飞艇是临近空间“长驻空”重要平台,具有重要的国防及民用价值,是近年来浮空器结构工程领域研究的热点之一。主气囊是柔性飞艇核心结构部件,为了研究大型柔性飞艇主气囊周边流场对其模态性能的影响,将柔性飞艇主气囊内、外气体视为不可压缩流体,将空气随囊体振动的影响作为附加质量添加到囊体结构中,采用基于势流理论的附加质量计算方法完成主气囊在5 种不同内压下的干、湿模态分析;通过模态试验测得该主气囊内压在2、4、6、8 和10 kPa 下的前三阶振型及频率。结果表明:干、湿模态的前3 阶频率均随内压的增加而增大;同种内压下,计入囊体周围空气的附加质量后,主气囊的湿模态频率降低。

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    • 基于Markov过程的卫星星座备份策略研究

      2022, 13(4):168-174. DOI: 10.16615/j.cnki.1674-8190.2022.04.20

      摘要 (725) HTML (360) PDF 838.82 K (722) 评论 (0) 收藏

      摘要:如何在满足星座可用性指标的同时降低卫星星座备份成本,是当前研究的热点问题。为了选出一种兼顾星座性能与经济效益的备份策略,研究不同备份策略对某低轨卫星星座性能的影响,建立考虑降级运行的星座可用度模型,利用Markov 状态转移过程对星座可用度模型进行求解,并基于真实低轨卫星星座在轨运行数据对采用不同备份策略的星座在不同星座等级下的可用度进行计算。结果表明:在每条轨道上部署两颗备份卫星可以使该星座在满足可用度要求的情况下备份费用最低,该备份策略对低轨卫星星座的建设有一定的参考价值,可以在合理降低成本的前提下,为精确地配置备份卫星提供指导。

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