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
  • 2024年第15卷第3期文章目次
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    • >综述
    • 变体飞行器智能材料驱动器和柔性蒙皮研究进展

      2024, 15(3):1-12,26. DOI: 10.16615/j.cnki.1674-8190.2024.03.01

      摘要 (81) HTML (171) PDF 7.82 M (188) 评论 (0) 收藏

      摘要:变体飞行器需要改变气动外形以在不同的工况下获得最佳的气动性能,智能材料驱动器和柔性蒙皮是变体飞行器的关键技术。智能材料具有质量轻、结构简单、驱动力大等优点,柔性蒙皮可满足大变形、承受局部气动载荷的要求,二者均具有非常好的应用前景。本文阐述了形状记忆合金、压电材料、磁致伸缩材料驱动器的研究进展,分析了基于材料弹性和基于结构的柔性蒙皮发展现状。对智能材料驱动器和柔性蒙皮研究存在的问题和发展方向进行了总结和展望。

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    • 航空发动机陶瓷基复合材料无损表征技术研究进展

      2024, 15(3):13-26. DOI: 10.16615/j.cnki.1674-8190.2024.03.02

      摘要 (43) HTML (50) PDF 4.51 M (192) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着陶瓷基复合材料在先进航空发动机热端部件中的推广应用,对其在工艺研发、制备加工、试验考核以及使用服役等阶段形成的缺陷/损伤进行高效准确的无损表征就变得尤为重要。由于陶瓷基复合材料复杂的制备成型工艺及多相复合引起的高度非均质和各向异性,导致传统基于整体均质化假设的无损检测技术面临诸多挑战。本文结合陶瓷基复合材料在航空发动机领域的应用情况,分析了其在制备、加工及服役等阶段的典型缺陷/损伤类型及特征,重点回顾了近年来陶瓷基复合材料无损表征技术的研究进展及应用情况,总结了现有无损表征技术面临的主要挑战,并对未来的发展趋势进行了展望。

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    • 飞机电源系统故障诊断方法综述及发展趋势

      2024, 15(3):27-44. DOI: 10.16615/j.cnki.1674-8190.2024.03.03

      摘要 (64) HTML (38) PDF 2.66 M (129) 评论 (0) 收藏

      摘要:飞机电源系统是机上一切用电设备的电能来源,其安全性与可靠性至关重要。在环保和高效发展需求的背景下,现代航空工业正在推进以电能为核心的多电/全电飞机技术的研究和应用。电驱动装置和电力电子器件的广泛使用导致飞机电源系统结构的复杂化,对飞机的可靠性、安全性、测试性和维修性提出了更高的要求,研究飞机电源系统的故障诊断技术具有重要意义。首先介绍了飞机电源系统的组成结构和各自功能,概述了飞机电源系统的发展历程,对比了国内外典型电源系统的特征,总结了飞机电源系统中的主要故障模式、故障特点和失效原因,并提出了一种飞机电源健康管理系统的设计架构,然后综述了国内外基于模型和基于数据的故障诊断方法研究进展,从准确度、数据需求量、适用性和实现难易程度等方面评述了各类诊断方法的特点,最后指出了飞机电源系统故障诊断技术面临的挑战和发展趋势。

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    • >理论研究
    • 仿生四足六旋翼无人机自适应着陆性能分析

      2024, 15(3):45-51,70. DOI: 10.16615/j.cnki.1674-8190.2024.03.04

      摘要 (45) HTML (16) PDF 1.65 M (92) 评论 (0) 收藏

      摘要:旋翼无人机在民用和军用领域被广泛应用,但传统撬式起落架在复杂地形下难以起降,为了扩大旋翼无人机的降落面积和应用范围,设计一种仿人腿式两级缓冲自适应起落架。通过对仿生腿的正逆运动学分析,提出一种自适应起落架姿态调整策略;建立仿生四足六旋翼无人机着陆动力学模型,基于多体动力学软件sim?center 3D 开展了着陆动力学仿真,并与传统撬式起落架进行着陆性能对比研究。结果表明:着陆腿式的两级缓冲自适应起落架及其姿态调整策略,能够使滚转角减小95.69%,过载系数降低34.06%,两级缓冲自适应起落架在面对复杂地形时具备主动调节姿态安全着陆的地形适应能力和极好的减震缓冲能力。

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    • 湿热环境对复合材料层间断裂韧性的影响规律及其机理

      2024, 15(3):52-61. DOI: 10.16615/j.cnki.1674-8190.2024.03.05

      摘要 (24) HTML (13) PDF 7.52 M (93) 评论 (0) 收藏

      摘要:层间断裂韧性是表征复合材料抗层间分层扩展能力的主要指标,湿热环境是飞机复合材料结构面临的主要严酷环境,研究湿热环境下的层间断裂韧性在航空领域具有重要意义。通过不同湿热环境条件下的Ⅰ型和Ⅱ型层间断裂韧性实验,分析其微观结构,获取湿热环境对树脂基复合材料层间断裂韧性的影响规律和湿热环境对层间断裂韧性的影响机制。结果表明:湿热环境会对树脂基复合材料Ⅰ型和Ⅱ型层间断裂韧性产生截然相反的影响,随着温度上升,树脂基复合材料层压板Ⅰ型层间断裂韧性呈上升趋势,而Ⅱ型层间断裂韧性呈下降趋势;Ⅰ型分层时会发生大量纤维桥联现象,湿热环境下树脂发生软化,纤维桥联现象增多,导致Ⅰ型层间断裂韧性随温度升高而提高;湿热环境下随着温度的升高,树脂的剪切强度会逐渐降低,树脂与纤维的界面剪切强度也会逐渐降低,导致Ⅱ型层间断裂韧性随温度升高而降低。

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    • 基于GRU的仪表着陆系统故障预测方法研究

      2024, 15(3):62-70. DOI: 10.16615/j.cnki.1674-8190.2024.03.06

      摘要 (30) HTML (13) PDF 855.94 K (74) 评论 (0) 收藏

      摘要:故障预测技术在保障仪表着陆系统的可靠运行、提高空管效能等方面具有重要应用价值。结合仪表着陆系统运行特征和实际运行维护工作,提出一种基于GRU 的仪表着陆系统故障预测方法。以航向信标为研究对象,在分析其监控参数与设备运行状态之间的关系后,将监控参数作为故障特征参数;根据监控参数时间步长、时变性特征显著的特点,采用GRU 预测监控参数的未来变化趋势;根据监控参数的隶属函数计算出参数未来时刻可能发生“故障”的概率,实现对航向信标故障的预测。结果表明:基于GRU 的预测方法的相对预测精度在95% 以上。

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    • >工程应用
    • 基于大数据分析方法的商用飞机MOC9试验项目管理可视化模型研究

      2024, 15(3):71-80. DOI: 10.16615/j.cnki.1674-8190.2024.03.07

      摘要 (27) HTML (15) PDF 1.07 M (78) 评论 (0) 收藏

      摘要:实践表明,大数据技术可以对管理过程赋能,商用飞机MOC9 试验项目作为商用飞机研制复杂高端项目群中的重要项目,其在研制期间会产生大量项目管理数据,因此,研究如何利用大数据技术推动该类项目实现项目目标十分必要。基于商用飞机研制项目群下MOC9 试验项目的特点及其对大数据管理的需求,结合大数据技术处理流程和方法对MOC9 试验项目从架构策划、数据获取与存储、数据清洗处理、分析挖掘、可视化展示多方面开展研究。结果表明:通过大数据技术对MOC9 试验项目建立量化的可视化模型,对项目经理掌握项目整体情况、定位问题根本原因、识别项目潜在风险非常有帮助。

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    • 地理环境因子对民航飞行“接地距离远”超限事件影响分析

      2024, 15(3):81-89. DOI: 10.16615/j.cnki.1674-8190.2024.03.08

      摘要 (21) HTML (9) PDF 1.50 M (103) 评论 (0) 收藏

      摘要:“ 15 m(50 ft)至接地距离远”是民航客机在着陆阶段常发生的超限事件。研究机场地理环境因子对该超限事件的影响,能够为机场选址和飞行品质评估提供参考依据。使用飞机快速存储记录器(QAR)数据、机场的地形和气象数据,通过全局和局部相关性分析,确定“接地距离远”事件的主要地理环境影响因子;基于地理加权回归模型,建立“接地距离远”事件频率与高程、起伏度以及气温之间的回归模型;根据回归系数,采用Kmeans聚类方法将因子的影响模式分为五类,探究地理环境因子对“接地距离远”事件影响的空间格局及作用机制。结果表明:“接地距离远”事件频率与高程、起伏度、气压和气温有显著的相关性,各因子对“接地距离远”事件的影响强度和方向存在明显的空间分异现象,同一影响模式下的机场在空间分布上呈现出聚集性。

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    • 一种面向飞机制造和维护的质量风险识别与评估方法

      2024, 15(3):90-100. DOI: 10.16615/j.cnki.1674-8190.2024.03.09

      摘要 (21) HTML (8) PDF 3.66 M (121) 评论 (0) 收藏

      摘要:各飞机制造厂一直在努力减少飞机制造与使用维护过程中的质量安全事件。单纯使用生产制造阶段的过程故障模式影响分析(PFMEA)方法进行质量风险识别与评估时,存在分析不包含飞机使用维护过程、失效模式识别率和准确性不高、建议措施不完善等问题。提出质量风险识别与评估方法,将制造过程PFMEA 范围拓展到使用、维护过程,并以设计故障模式影响分析(DFMEA)作为PFMEA 的输入,以扩大分析范围,改善失效模式的识别率和准确性;使用树形分析图方法对风险控制措施进行覆盖性和重复性分析,获得完整、最简措施集。使用该方法对某液压系统一根液压泵循环散热导管进行分析,结果表明:本文提出的方法可以更全面、更准确地分析飞机制造与使用维护过程中的质量风险,获得更为优化的质量风险控制措施集合。

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    • 民用飞机刹车控制系统软件构型管理研究

      2024, 15(3):101-109,142. DOI: 10.16615/j.cnki.1674-8190.2024.03.10

      摘要 (24) HTML (13) PDF 4.81 M (95) 评论 (0) 收藏

      摘要:民用飞机刹车控制系统构型管理在系统设计开发过程和适航符合性验证过程中发挥着关键作用。为了提升民用飞机刹车控制系统软件构型管理能力,使该系统设计开发的软件满足适航要求,介绍刹车控制系统软件构型管理的概念和方法,描述如何运用系统思维和信息化流程手段将构型管理和软件设计相结合,开展软件全生命周期过程构型管理活动。结合DO-178C 的要求,提出建立以产品构型为核心的构型数据数字化管理机制,实现刹车控制系统软件研制的单一数据源。结果表明:通过和构型基线管理相结合建立一个统一的构型数据库,在构型库中严格按照阶段的状态进行准确记录,确保了状态信息的实时性、可追溯性、完整性及有效性,达到了最终构型控制目标,可以满足适航要求。

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    • 无人机电静液起落架收放及刹车系统仿真研究

      2024, 15(3):110-119. DOI: 10.16615/j.cnki.1674-8190.2024.03.11

      摘要 (18) HTML (28) PDF 1.20 M (92) 评论 (0) 收藏

      摘要:无人机起落架收放及刹车系统在无人机的起飞、降落和刹车的过程中发挥着至关重要的作用,随着无人机飞行条件和要求的日益严苛,传统的液压系统已经无法满足需要。电静液系统既保留了传统液压系统的优点,又兼备电作动的优势。根据电静液作动器的工作原理,设计一款无人机起落架收放和刹车功能一体化的电静液系统,将改进型的PID 控制方式运用到起落架收放的控制中,并且设计两种模糊PID 控制方式运用于防滑刹车功能中,在此基础上进行基于AMESim 和MATLAB/Simulink 的联合仿真用于验证系统性能,并对仿真结果进行对比分析。结果表明:模糊PID 的控制方式控制效果良好,可以有效地改善无人机起落架收放和刹车过程的稳定性,使得起落架收放更安全,刹车效率更高。

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    • >"第39届中国直升机学术年会"专栏
    • 直升机整体式惯性粒子分离器研究现状

      2024, 15(3):120-134. DOI: 10.16615/j.cnki.1674-8190.2024.03.12

      摘要 (17) HTML (14) PDF 5.24 M (88) 评论 (0) 收藏

      摘要:整体式惯性粒子分离器是一种直升机进气防护装置,其性能优异、应用广泛,对于保护直升机发动机、延长其使用寿命具有重要意义。本文从4 个方面对整体式惯性粒子分离器的研究现状进行归纳总结,包括:总结了现有直升机进气防护装置的类型及相关气动参数,梳理了整体式惯性粒子分离器现有的研究方法及取得的相关成果,分析了影响整体式惯性粒子分离器工作性能的因素,并展望了整体式惯性粒子分离器未来的发展方向。研究成果可为今后开展整体式惯性粒子分离器研究及优化设计提供一定参考。

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    • 老旧直升机维修中无损检测技术的应用

      2024, 15(3):135-142. DOI: 10.16615/j.cnki.1674-8190.2024.03.13

      摘要 (20) HTML (22) PDF 4.08 M (92) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着使用年限的增长,老旧直升机结构性故障和偶发性故障逐步增多,给维修质量带来了更多难题,维护人员常常不能及时发现和消除故障隐患。针对当前老旧直升机的特点和维修现状,介绍了航空无损检测在航空维修领域中的应用,结合直升机结构特点和使用情况探讨确定老旧直升机无损检测的重点部位和关键部件,围绕不同无损检测技术特点对直升机关键部件检测的具体应用方法做了阐述,并结合老旧直升机维护实践对无损检测技术的使用时机进行了探讨和研究,最后对无损检测技术在老旧直升机维修中的应用前景进行了展望。

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    • 直升机尾桨参数对RCS影响分析

      2024, 15(3):143-150. DOI: 10.16615/j.cnki.1674-8190.2024.03.14

      摘要 (19) HTML (22) PDF 2.28 M (96) 评论 (0) 收藏

      摘要:在执行战时任务时,对武装直升机的隐身性能提出了较高要求,为降低直升机在执行任务时被发现的概率,基于几何光学法和一致性绕射理论,研究直升机尾桨翼型厚度、弯度、剪刀角角度对RCS 的影响。选用两种照射雷达方位,通过对尾桨不同参数和涂敷吸波材料的RCS 峰值、均值对比,判断更有利于直升机尾桨隐身的条件。结果表明:雷达从地面照射时,尾桨厚度小、弯度小的RCS 会适当减小,剪刀角角度的变化会导致RCS 峰值相位变化;雷达平行照射时,厚度小的尾桨RCS 小,弯度小的RCS 峰值更小;在桨叶前缘与桨尖端面涂敷吸波材料可以有效降低桨叶整体RCS。选择尾桨的厚度越小、弯度越小,有利于降低直升机尾桨的RCS,对桨尖端面和桨叶前缘进行吸波材料涂敷可以有效降低整体RCS。

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    • 无人直升机旋翼桨叶设计及动力学特性分析

      2024, 15(3):151-156,190. DOI: 10.16615/j.cnki.1674-8190.2024.03.15

      摘要 (21) HTML (22) PDF 1.58 M (331) 评论 (0) 收藏

      摘要:复合材料在桨叶上广泛应用的同时使桨叶的受力、刚度特性比传统的桨叶更为复杂。为了降低桨叶工作时动应力和旋翼的振动水平,有必要对旋翼桨叶进行动力学特性分析。对旋翼总体参数及桨叶气动参数进行设计,采用CFD 方法对旋翼悬停状态进行气动特性分析,将桨叶三维非线性弹性模型分解为二维线性剖面模型和一维非线性梁模型进行动力学特性分析。结果表明:该旋翼能够成功拉起230 kg 级无人直升机,悬停效率大于0.65,工作转速下桨叶的固有频率与8 阶以下的气动激振力频率保持一定的范围,避开了转速共振区,满足桨叶动力学设计要求。

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    • 直升机腿式起落架机构动力学研究

      2024, 15(3):157-166. DOI: 10.16615/j.cnki.1674-8190.2024.03.16

      摘要 (17) HTML (21) PDF 5.76 M (102) 评论 (0) 收藏

      摘要:多用途、智能化和强地形适应性是未来直升机发展的重要趋势。起落架是保障直升机起降安全的关键部件,由于传统起落架地形适应能力较差,针对直升机在复杂地形环境下如何实现平稳着陆的难题,利用仿生学设计理念设计一种腿式起落架系统。首先从腿式起落架设计需求出发,对起落架构型进行分析并完成腿部结构设计;然后基于设计的腿部机构,完成其运动学分析和动力学分析,建立相应模型,以此作为腿式起落架运动控制的基础。最后在实验室完成腿式起落架的运动测试,证明了结构设计的合理性和控制算法的准确性。

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    • 新的直升机复合材料涵道制造技术

      2024, 15(3):167-173. DOI: 10.16615/j.cnki.1674-8190.2024.03.17

      摘要 (26) HTML (19) PDF 3.33 M (69) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了实现AC332 民用直升机复合材料涵道结构的高质量、低成本、敏捷快速制造,针对结构特点和各项设计要求,开展正向工艺设计,提出一种新的直升机复合材料涵道制造技术。新的直升机复合材料涵道制造技术包括零件的精准制造技术、涵道结构胶接装配技术、精加工技术,对技术加以展开论述,介绍技术的应用情况;与传统的海豚直升机的涵道制造技术从多方面进行对比。结果表明:新的直升机复合材料涵道制造技术达到了降低成本、缩短制造周期、简化工装、提升质量、保证接口精度的效果,对其他直升机大部件的精准制造有重要的参考价值。

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    • 直升机起落架轮轴碳化钨磨削工艺研究

      2024, 15(3):174-181. DOI: 10.16615/j.cnki.1674-8190.2024.03.18

      摘要 (17) HTML (16) PDF 5.61 M (84) 评论 (0) 收藏

      摘要:直升机起落架轮轴表面喷涂碳化钨涂层后可提高轮轴的耐磨性和耐腐蚀性,但是受超声速火焰喷涂工艺方法的限制,喷涂碳化钨的轮轴必须通过磨削工艺保证表面质量和尺寸精度,然而轮轴的弱加工刚性和涂层的高耐磨性导致磨削过程中易产生让刀、颤刀等现象,造成零件磨削质量不合格。首先采用正交试验法研究四种精磨工艺参数对于磨削表面粗糙度的影响;然后研究装夹工具和磨削策略对于零件圆柱度的影响;最后加工并收集15 件轮轴的各段外圆尺寸并计算其过程能力指数。结果表明:选择高砂轮线速度、小切深以及适中的砂轮轴向进给速度与工件线速度可以获得粗糙度为0.4 μm 的零件表面,增加装夹工具的夹持长度和刚性并采用“粗磨—精磨—光磨”策略可保证零件外圆的圆柱度不大于0.01 mm。轮轴过程能力指数的计算结果不小于1.33,验证了整个磨削工艺的可靠性与稳定性。

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    • 直升机海上应急救援能力评估研究

      2024, 15(3):182-190. DOI: 10.16615/j.cnki.1674-8190.2024.03.19

      摘要 (36) HTML (16) PDF 646.44 K (79) 评论 (0) 收藏

      摘要:将直升机海上应急救援过程中“事前预防—事中响应—事后恢复”3 个阶段的安全问题考虑到应急救援体系中,可有效评估直升机海上应急救援能力,提高其应急救援效率。基于“5W1H”分析法设计研究框架,通过文献分析、问卷调查、专家咨询等方法对直升机海上应急救援能力评估指标进行筛选,确定出21 项评价指标并构建直升机海上应急救援能力评估指标体系;利用基于D-S 证据理论的层次分析法确定指标权重,运用模糊综合评估法构建直升机海上应急救援能力综合评估模型;将该评估模型应用到以海上风机维护人员受伤为例的救援演练中,得分为86.89,判定救援能力为“较强”。结果表明:该评价指标体系和评估模型有一定的实用性,能够有效评价直升机海上应急救援的能力。

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    • 民用直升机海上搜救遇险人员处置决策支持系统

      2024, 15(3):191-202. DOI: 10.16615/j.cnki.1674-8190.2024.03.20

      摘要 (21) HTML (15) PDF 2.35 M (107) 评论 (0) 收藏

      摘要:直升机海上搜救是航空应急救援体系中十分重要的组成部分,但搜救部门在执行相关任务时通常只能依靠已有经验对险情进行分析并制定处置方案,缺乏理论的指导以及工具的支撑。针对海上应急响应过程中从接收到遇险信息到开始执行海上搜救任务之前的阶段,提出一种海上搜救处置决策支持技术框架,在此基础上,研发民用直升机海上搜救遇险人员处置决策支持系统,并通过海上搜救典型任务进行验证。结果表明:该系统能够通过快速制定处置方案并输出评估结果,为实际执行海上搜救任务的机组人员提供处置决策支持建议,间接提高海上搜救效率。

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