支撑翼布局飞机的机翼展弦比较大,在机翼结构质量估算中应考虑颤振约束的影响。以单通道支撑翼布局客机为研究对象,基于结构有限元模型,应用结构优化方法,对比分析了不考虑颤振约束和考虑颤振约束对支撑翼布局机翼结构质量的影响。分析结果表明,考虑颤振约束后,主机翼的蒙皮厚度明显增加,整个机翼的质量增加了12.5%,颤振约束是影响支撑翼布局机翼质量的重要因素。

支撑翼布局飞行器因其特有的桁架支撑结构,有效解决了大展弦比飞行器结构质量过大的难题。以波音公司提出的支撑翼布局飞行器为研究对象,应用结构有限元分析与优化方法,对比分析了桁架结构连接形式、颤振约束对支撑翼结构布局的影响。分析结果表明,桁架以固接形式连接可比铰接形式质量轻39.7%;在固接形式下,考虑颤振约束后机翼质量增加了11.9%。由此表明结构形式确定后,颤振约束是决定机翼质量的重要因素,在此基础上构建了面向支撑翼布局的质量代理模型,可用于在概念设计阶段快速评估机翼质量。

支撑翼布局飞行器因其具有较大的展弦比和较小的耗油量,有望成为下一代绿色环保飞行器。应用MATLAB编程技术、结构有限元分析方法和OpenVSP开源软件,在参数化建模的基础上建立了适用于支撑翼布局飞行器的气动分析、质量估算、性能分析、操稳分析等分析模型,开发了一种面向支撑翼布局飞行器的总体参数分析程序,可用于在概念设计阶段确定其主要参数。以波音公司的支撑翼布局客机为基准,验证了该程序的合理性,并在此基础上进行了优化分析。结果表明,以起飞质量最小为优化目标时可采用展弦比较小的设计方案,以油耗最小为优化目标时可采用展弦比较大的设计方案。

针对储气罐的橡胶密封结构,分别建立了单层和层形橡胶密封膜的有限元模型,利用有限元软件Ansys对比分析单层橡胶密封膜在不同长度和厚度下的密封性能,并与其优化结构参数的添加增强层的层形橡胶密封膜进行比较。结果表明:随着厚度的增大,单层橡胶密封膜的最大形变量和等效应力峰值整体上均先减小后趋于平缓;大工况压强下采用添加增强层的层形橡胶密封膜的密封性能优于单层橡胶密封膜,层形橡胶密封膜具有较小的最大形变量和等效应力峰值以及较大的安全因数最小值,有利于提高橡胶密封膜的密封性能和延长其使用寿命。

针对单纯考虑径向载荷难以综合评估滚子分布方式对球面滚子轴承服役性能影响的问题,以球面滚子轴承的滚子分布方式为研究对象,建立了能够表征滚子分布方式、自调心工况、转子挠曲以及外部载荷影响的数学模型。同时,编写程序对不同滚子分布方式,轴向、径向载荷以及自调心作用联合工况下的球面滚子轴承服役性能进行研究,从时域和频域两个方面解释了滚子分布对内圈振动的影响规律,归纳调心工况下特征频率的表达式,指出不同分布方式的滚子在联合工况影响下的载荷分布情况。另外,设计了能够在实验室单一环境下实现调心工况的自调心轴承座,选取两种不同滚子分布形式的22215型球面滚子轴承进行试验,并对理论仿真结果进行验证。结果表明交错式滚子分布方式适用于径向载荷较大且调心作用明显的场合;平行式滚子分布方式适用于轴向冲击较...