为准确描述数字开关液压系统管路压力波传播特性,应用基于传递函数与时间延迟的管路压力波传播分析模型,通过耦合高速开关阀输出流量特性与管路压力波传播分析模型,实现两位两通高速开关阀控缸系统管路压力波传播特性的建模与分析,讨论了不同参数下的管路压力波传播特性,并通过相应的实验加以验证。结果表明,实验结果与分析模型结果一致性较好,高速开关阀动态特性与系统管路压力波传播特性密切相关,管路属性对系统管路压力波传播过程影响显著,将为后续数字开关惯性液压系统的研究奠定基础。

针对倾转四旋翼(QTR)飞行器过渡飞行中的变速、变体特点,提出了一种确定倾转四旋翼飞行器倾转过渡走廊的方法,该方法从飞行力学角度用机翼升力特性限制低速和高速边界,以单旋翼可用功率限制高速边界。所提方法确定了无周期变距的倾转四旋翼飞行器样机倾转过渡走廊,并分析了其在倾转过渡飞行中不同机体迎角下各气动部件的气动力以及前后旋翼需用功率随飞行速度的变化规律。结果表明:倾转四旋翼飞行器在小机体迎角下倾转优于在大机体迎角下倾转;各气动部件提供的垂向力占比会随着机体迎角的改变而变化;机翼升力特性高速边界和单旋翼功率限制边界共同组成了倾转四旋翼飞行器倾转过渡走廊的高速边界;单旋翼可用功率限制边界比总可用功率限制边界更严格。

多股羽流相互作用会形成复杂流场形态的干扰羽流,为了对干扰羽流开展气动力效应试验研究,采用压敏漆(PSP)表面压力光学测量技术,对以常温空气为工质的单喷嘴羽流和双喷嘴干扰羽流撞击平板模型的气动力进行了高分辨率的全场测量,分析了喷嘴和平板间不同入射距离和入射角对羽流气动力作用强度和范围的影响。试验结果表明,以高透氧聚合物为基层的压敏漆在羽流气动力测量中具有快速响应的特性,能分辨Pa级的微小压力变化。相对传统离散测压孔方法,压敏漆温度敏感度低,能捕捉大梯度的压力变化,准确描述羽流气动力效应。通过对比,发现干扰羽流对气动力具有明显增强作用,且增强作用随着入射距离的降低而减弱,干扰羽流的气动力不能直接用单股羽流的气动力进行线性叠加;羽流相互作用增强羽流返流,在航天器设计中需要考虑多股羽流相互作用...

针对直升机配平问题,基于CFD/CSD松耦合策略建立了计入旋翼气弹效应的配平分析方法。旋翼桨叶CSD求解器与旋翼CFD求解器以桨叶弹性轴和变距轴线为媒介,通过线性插值方法交换气动载荷和响应数据。CFD模块和CSD模块在时域内推进,旋翼每旋转一圈交互一次数据,以CFD模块计算的气动力来修正配平计算中气弹分析的气动力输入,直到配平量和CFD气动力在迭代过程中不再变化,即得到耦合配平解。以SA349/2"小羚羊"直升机小速度前飞状态为算例,计算表明所提方法收敛迅速、稳定性良好,计算结果与飞行实测值的对比分析验证了方法的有效性,对桨叶气动力曲线及桨涡干扰等现象具有很好的捕捉能力。

针对存在舵机时滞环节的气动伺服弹性系统,提出基于Padé近似和线性二次高斯(LQG)控制的阵风减缓主动控制律设计方法。利用Padé近似将舵机中的时滞环节线性化为一个高阶传递函数并引入气动弹性模型,建立线性的阵风减缓受控模型;利用LQG控制方法对线性化模型设计阵风减缓主动控制系统,并采用平衡截断法对所设计的控制系统进行降阶;利用Simulink将所设计的控制系统引入非线性模型中,得到von Karman连续阵风激励情况下系统的开/闭环响应情况。计算结果表明:根据所提方法设计的阵风减缓主动控制律能有效降低原气动伺服弹性系统的阵风响应,对研究对象机身过载的抑制在15%左右,而对翼根弯矩的抑制达到25%以上。

利用能量方程、状态方程、运动方程和质量流量方程,建立新型排气余压利用系统气缸回程过程的基本数学模型。选取合适的基准值将数学模型无因次化,运用MATLAB/Simulink对无因次模型进行仿真,得到各无因次参数对排气回收效率的影响。仿真结果表明,排气回收效率主要由无因次固有周期、无因次进气口有效面积、切换判据及气缸无因次供气压力决定。当切换判据或气缸无因次供气压力增加而排气回收效率下降时,可以通过改变无因次进气口有效面积、无因次固有周期使其增加。对确定的气缸驱动系统,可以通过改变气罐体积来提高排气回收效率。

扇翼升力和推力的产生主要依靠翼型前缘弧形槽上方低压涡的形成,使得升力和推力具有较强的耦合关系,如何对其解耦控制是扇翼进一步工程应用的关键。对于扇翼翼型各项几何参数确定的情况下,前缘开口角的大小对扇翼气动性能的影响最大。因此考虑在基准扇翼翼型的前缘安装前缘小翼的方法来改变扇翼前缘开口角的大小,通过数值模拟的方法,对比分析了单片、双片和三片前缘小翼在不同前缘小翼偏转角、来流速度、迎角下对扇翼升力和推力的影响规律。结果表明:通过对前缘小翼偏转角的角度控制不仅仅可以改善扇翼的升力和推力,还可对低压涡的强度和位置进行控制,满足对扇翼气动力的主动控制要求,因而可实现对扇翼飞行器姿态进行操控的目的。

传统的气动力映射方法中,守恒型方法能保证总积分载荷的守恒,但计算复杂;非守恒型方法实现简单,能保证气动压力的分布,但不能保证总积分载荷的守恒。利用等式约束保证积分载荷相等,并基于非守恒型加入线性基的径向基函数(RPIM)构造最小二乘保持原气动压力的分布特征,将气动力等效传递问题转化为一个带等式约束的二次规划问题。通过在非守恒方法的基础上构造出新的守恒型方法,兼顾了2种方法的优点。对某一大展弦比机翼上表面的三维气动力等效映射至二维平板面元气动力的结果表明,所提方法在牺牲了一定气动压力分布精度的基础上,严格保证了总积分载荷的相等,同时也继承了非守恒插值方法的高效性。所提方法可用于各类复杂外部气动力数据的快速等效映射,以及其他学科类似的数据映射问题。

对两种硅橡胶材料O形圈的载荷衰减规律进行了试验研究 ,结果发现 ,O形圈的载荷衰减规律与O形圈材料的性能有关 ;温度对O形圈的衰减规律也有很大影响 ,温度越高 ,O形圈的载荷衰减速度越快 .在试验的基础上对O形圈载荷衰减的理论模型进行了研究 ,采用无穷多个Maxwell模型并联的方式 ,找到了一个能较好地表示O形圈载荷衰减规律的模型 .

针对机械密封在高速干摩擦状态下,因设计不当产生端面过度变形和磨损而引起的密封失效问题,建立了热-结构耦合数值计算模型,分析了密封的温度场和端面变形。试验测试了静环温升,分析了动静环端面特征,探讨了高速干摩擦状态下的磨损机制。研究结果表明:建立的有限元模型能准确地预测密封的温度和端面变形,计算值和试验值相差小于11%;密封端面峰值温度对转速更敏感,随着运转时间的延长,温度先迅速增加后逐渐变缓;静环易产生锥度变形,造成端面接触压力和磨损不均匀,静环座的“匡正”作用能够改善这类变形;摩擦转移膜的存在状态对密封的温升、端面粗糙度起关键作用,动环表面喷涂Cr2O3等金属氧化物,能较好地保持致密的石墨转移膜,减轻密封的磨损。研究结果为机械密封的设计、优化和应用提供了基础。