仿鸟型扑翼飞行器气动/结构/飞行力学耦合研究进展
仿鸟型扑翼飞行器在飞行机动性和飞行效率上有巨大发展潜力,是一种具有较高研究价值和应用前景的微型飞行器。由于仿鸟型扑翼飞行器的柔性扑动翼在扑动过程中会产生较大结构变形,同时扑动翼的扑动运动与机体的刚体运动会产生高度耦合,因此需要从气动、结构与飞行力学多学科耦合的角度对该类飞行器的气动特性和飞行稳定性进行分析。针对该类飞行器的气动机理、气动/结构耦合研究、飞行稳定性分析方法以及扑动翼的柔性对飞行稳定性的影响等方面进行了国内外现状的分析和总结。目前仿鸟型扑翼飞行器的发展还面临着诸多难题,尤其在非定常气动机理、气动/结构耦合的尺度律以及气动/结构/飞行力学的耦合方法等方面亟需进一步的突破和发展。
改进复摆法测量转动惯量的方法和设备研究
基于复摆原理,提出一种改进的测量转动惯量的方法,设计制作了测试样机。通过测量系统在不同摆长下的摆动周期,利用摆动周期和质量、质心相对位置及转动惯量的关系,可以推算被测物体的质心位置和相对质心的转动惯量,避免了直接测量质心位置的困难和由此带来的误差。给出了详细推导过程和测量机构的设计,对所制作的测量装置进行了测试和分析,验证了方法的有效性。
基于有限元法的减压阀膜片元件有效直径的计算及影响因素分析
为了在AMESim软件中准确分析阀门的性能,根据平衡方程推导了阀门膜片的有效直径与气体压力、轴直径以及轴两个端口集中力等因素之间的关系,并得出有效直径的计算公式;以减压阀的膜片组合件为例,采用商业软件ABAQUS建立其有限元模型,计算出阀盘的位移,从而推导出轴两端口集中力的计算公式,最后分析了膜片有效直径随阀盘位移的变化。
O形圈剪切破坏的可靠性分析
首先利用商业有限元软件ABAQUS建立了O形密封圈的有限元模型,采用非线性有限元方法计算了O形橡胶圈的剪应力的分布,分析了间隙、初始压缩量、密封槽口圆角半径、流体压力以及摩擦系数等设计参数对剪应力的影响。最后计算了以剪切破坏为失效模式的O形密封圈的可靠性指标。
新一代环保型超声速客机气动相关关键技术与研究进展
更快的旅行速度是人类永恒的追求。虽然以"协和"号和"图144"为代表的第一代超声速客机商业运营失败,但之后人类从来就没有停止过对新一代更加环保的超声速客机的探索与研究。本文首先梳理总结了其中首要突破的四大关键技术(声爆预测及其抑制技术、超声速减阻技术、变循环发动机技术、低声爆低阻布局与综合优化设计技术),并对其国内外研究进展情况进行了文献综述,对研究现状进行了分析。其次,介绍了西北工业大学超声速客机研究中心在声爆预测理论与方法、声爆抑制技术、低声爆低阻布局与综合优化技术、超声速层流减阻技术等方面的研究进展。最后,针对发展新一代环保型超声速客机当前急需突破的关键科学与技术问题,探讨了未来需重点研究的方向。
激光武器发射转塔尺寸对飞机作战效能的影响
机载激光武器可以主动防御来袭导弹,大幅提升作战飞机的生存能力。为了具备更远的打击距离,激光武器需要尽可能大的发射镜直径,但几何尺寸较大的发射转塔会对飞机的气动和隐身性能产生不利影响,降低飞机的战场生存能力。利用计算流体力学和物理光学法,分析发射转塔直径对飞机的气动性能和隐身性能的影响,并采用基于agent的作战仿真方法研究发射转塔直径对飞机在突防作战中作战效能的影响。结果表明:飞行速度随着发射转塔直径的增大有小幅度降低,降低幅度在2%以内;30、50和70 cm的发射转塔直径分别导致飞机的头向RCS 64%、173%和282%的增加;对于作战效能而言,激光武器发射转塔的尺寸并非越大越好,相对于无防御措施的无人机执行突防任务,50 cm的发射转塔直径可以提高77.2%的任务成功率,是三种方案中最高的。
固定翼微型飞机风洞试验研究
介绍了在西北工业大学低湍流度风洞进行固定翼微型飞机气动力试验的情况。着重研究了风速,迎角对气动特性的影响。通过对试验结果的分析,对固定翼微型飞机试验技术的复杂程度有了一定的了解,对低雷诺数流动的特点有所认识,并为微型飞机的增升和减阻提出了一些见解。
微型扑翼机风洞试验探索性研究
为了探索、验证微型扑翼机风洞试验的可能性以及可能存在的问题,我们在西北工业大学低湍流度风洞对微型扑翼机进行了探索性风洞试验,并进行了扑翼的扑动频率、速度、迎角对气动特性影响研究。研究表明:微型扑翼机试验技术复杂,要求风洞流场品质高,特别要求低湍流度、低雷诺数的试验风洞,采用高精度的测试设备,运用先进的测试方法。试验结果表明:本次探索性试验研究是成功的,试验结果可供扑翼机总体、气动设计参考。
测量微型飞行器惯性特性的复摆法
讨论了测量微型飞行器转动惯量和惯性积的一种方法。利用改进的复摆法,通过测量复摆在不同摆长和不同相对角度下的摆动周期,推算微型飞机的质心位置、转动惯量、惯性主轴位置和惯性积。文中给出了详细的推导过程和测量机构的原理设计。
O形圈的有限元分析
该文首先利用商业有限元软件ABAQUS建立了O形密封圈的有限元模型,考虑到大变形和橡胶材料的非线性,分析了O形密封圈在初始压缩和流体压力状况下的剪应力、接触压力的分布。然后计算了活塞运动状态下密封圈与气缸壁之间的摩擦力,并分析了速度对摩擦力大小的影响。最后分析了流体压力、压缩率以及密封圈库仑摩擦系数的大小对最大接触压力和剪应力的影响。