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题目:飞机抛盖系统仿真与设计技术研究

关键词:舱盖;抛盖系统;抛盖动力;气动力;数值模拟

  摘要

抛盖是一种应用广泛的弹射救生通道清除手段,飞行员及飞机相关设备的安全与其性能和可靠性息息相关。本论文分析了抛盖作动系统工作原理,研究了作动筒上下腔压力变化,采用CFD方法模拟了飞行状态舱盖气动静载荷和抛放过程舱盖气动力分布,在非定常计算的基础上提出了适合工程计算的抛盖过程预测算法,并以某型飞机为例,详细给出应急抛放系统的完整设计过程。系列研究具有很强的型号背景和重要的工程应用价值,已经应用于四种型号飞机应急抛放系统的设计和改装。论文主要研究内容包括:(1) 在充分研究抛盖作动系统工作原理的基础上,利用等熵流动原理建立了模拟作动系统进气过程的数学模型,结合舱盖运动模型对不同型号和不同试验状态的作动筒上下腔压力变化过程进行了预测,预测结果与试验值精确吻合,弥补了以往研究中需要抛盖动力试验数据的不足,这使预测救生包线内所有抛盖状态成为可能。通过系统整理和无量纲处理“零-零”抛盖试验无动力作用阶段舱盖的运动轨迹,澄清了“零-零”抛盖过程无动力作用阶段可以忽略气动力的问题,进而准确地预测了A型飞机“零-零”抛盖过程,这为其它型号飞机应急抛放系统的结构设计和改装奠定了基础。此外,应急抛放系统设计还需知道舱盖气动静载荷最大值,本论文以A型飞机舱盖为例,研究了舱盖气动静载荷分布规律。(2) 采用定常和准定常方法计算了抛盖过程动力和无动力作用阶段的舱盖气动系数,并对转角/迎角积分后取平均获得气动系数平均值。在上述计算结果的基础上,研究了影响动力和无动力作用阶段舱盖气动系数的因素,获得了舱盖外形修正、飞机流场修正和非定常修正三种获取舱盖近似气动系数的途径。(3) 采用自动嵌套网格技术和求解非定常N-S方程的方法进行了抛盖全过程的非定常模拟,以此为标准,研究了适合抛盖不同阶段及全过程预测的气动系数类型,提出了预测抛盖过程的工程算法,这为其它型号飞机飞行状态抛放过程的预测提供了简便可行的途径。(4) 以某型飞机为例,应用上述研究进行了飞机舱盖应急抛放系统的设计。设计内容包括抛盖参数的选择、舱盖气动静载荷的计算、作动筒和活塞杆强度的校核及不同状态抛放过程的预测等。