目前民航飞机机型的更新换代越来越快,新型飞机设备清单的制定也成为了关键。将已有成熟机型的设备清单进行进一步的修改优化后使用,可以加快研发进展,如何界定是否适合优化使用较为困难,因此提出一种基于重要度与余弦相似性理论的航空器系统相似性评估方法。分析波音和空客相似机型的液压系统功能与结构,进行功能危险性评估;建立故障树,根据部件故障发生概率,计算部件概率重要度与关键重要度。根据重要度数据进行余弦相似性计算,结果近似于1,表明相似机型液压系统之间具有一定的相似相关性。方法可以对航空器系统是否相似相关进行判断,提供了依赖已有相似机型进行修改完善新型飞机设备清单的支撑。

使用延迟分离涡模拟(DDES)方法研究了来流马赫数0.85的矩形开放腔体气动声学环境并对三种被动控制措施进行分析。流场控制措施包括锯齿形、平板形和圆柱形三种前缘扰流装置。通过空腔仿真结果和带有被动控制措施的结果对比后表明:三种前缘装置均可以有效的降低腔体内部的声压等级,尤其是低频段的第二阶主导噪声的声压级幅值降低7～10 dB。三种被动控制措施对全局声压级的抑制平均达到了5 dB。

为改善CRM机翼在偏离巡航点阻力系数迅速增大的问题,同时为得到更加稳定的阻力发散特性,在满足工程实际的气动约束和几何约束条件下,基于RANS方程及其离散伴随方程、FFD几何参数方法、线弹性网格变形方法以及SNOPT梯度优化算法等,对其进行单点、多权重两点以及多点优化设计。结果表明:不同优化策略下优化后机翼在主设计点处阻力系数较初始构型均有不同程度降低,经多点优化后机翼的巡航马赫数提高,且阻力发散特性的鲁棒性得以提高。

计算流体力学在航空航天领域正发挥着越来越重要的作用,但传统串行计算和小规模并行计算由于其规模和速度的限制,计算精度和计算效率难以满足实际工程要求。在超级计算机上应用计算流体力学软件CFD++,依次对串列双圆柱、30P30N高升力多段翼和翼身组合体的气动力进行大规模并行模拟,输出各种气动条件下的表面压力系数、升力系数和阻力系数,并将模拟结果与实验结果相比较。对比结果显示模拟结果与实验结果相符合,准确地模拟了各类复杂流动,可以对大规模高性能计算进行性能评估,获得较好的并行效率和加速比。

分别介绍国内外相关优化软件系统的功能特点,指出面对飞行器优化设计存在的不足。对目前飞行器优化设计流程中的各个技术环节进行了介绍,并着重阐述了面向飞行器的优化系统在软件需求、数据组织、数据可视化、高性能计算、流程集成等方面的技术经验和方法,而且对这些方法在实际研究项目中的应用情况进行了阐述。在此基础上从软件的工程实用性、可行性性等方面进行了分析,并对后续发展做了展望。

飞机电子设备舱内环境温度直接影响舱内设备的可靠性及寿命。严酷的气动热作用、舱体结构的复杂性以及换热方式的多样性使得高速飞机电子设备舱内环境温度监测具有较高难度。提出考虑气动热影响的整体热分析策略,求解高速飞机电子设备舱内环境,即利用气动加热工程算法与数值仿真联合获得设备舱外部环境温度,再将其作为边界条件,求解设备舱内部温度场。对典型高速飞机电子设备舱内环境温度进行了数值仿真,计算中考虑气动热影响,获得了电子设备舱内环境温度分布,并验证了分析方法的有效性。

针对螺旋桨飞机远场气动噪声的数值计算、对比验证问题,采用CFD耦合FW H声比拟方法,设计开发了一套螺旋桨飞机远场气动噪声精细化预测程序WiseFWH,选取某螺旋桨带动力翼身组合体巡航构型,对其远场气动噪声的频域特性和总声压级指向性分布进行数值仿真。研究结果表明螺旋桨高速旋转产生的非定常流场脉动是螺旋桨飞机最主要的噪声源;螺旋桨飞机远场噪声辐射具有典型的偶极子特征;脱体涡模拟Des和WiseFWH程序在计算远场气动噪声时具有良好的准确度,计算的声压级分布与实验基本吻合。程序为螺旋桨飞机远场气动噪声预测提供了一种有效数值模拟工具。

民用飞机的前轮转弯系统是满足大型飞机在机场停机坪、跑道等地低速大转角以及大转弯力矩所必须的系统;而大型飞机的前轮转弯系统的动作一般是通过液压系统进行控制。以波音737-NG飞机为例,对其液压系统中双作动筒式前轮转弯系统的回路进行研究并分析其原理,并基于功率键合图建立其对应的模型,再依据其功率键合图模型以及对应的数学模型,通过AMESim软件进行仿真分析,从而验证模型的准确性,并得出结论模型与真实系统基本匹配。以此加强对液压系统前轮转弯回路内各个子系统、元件之间的能量功率的动态特性的理解,同时为将来液压系统的故障注入及诊断奠定基础。

高空台液压加载系统试验过程智能化、自动化运行已经成为重要的研究需求。针对基于轻量化BIM的人机交互界面设计的要求,搭建了高空台液压加载系统的三维虚拟模型。模型考虑了WebGL技术的应用条件和需求,对比了两种三维建模软件用于BIM技术的特点,分析并使用了3ds Max可使用的建模方法和流程,可以为高空台液压加载系统数据的三维可视化研究提供模型支持。

由于油液污染会造成液压系统故障，为解决传统污染传递建模方法在分析复杂液压回路系统有较大局限的问题，通过在原有污染分析思路的基础上引入污染物流量的概念，建立污染传递的数学模型，依据此模型在AMESim下构建液压污染模型库。通过仿真验证，基于AMESim液压污染模型库搭建的模型与传统污染传递建模的解算结果一致，可以用于液压系统污染建模分析。