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- 基于先进激光加工技术的下一代航空发动机跨尺度整体式承力薄壁构件设计方法与应用
- 作者： 张少平 郭会明 高彤 张卫红 来源： 航空学报 年份： 2024 文献类型 ： 期刊 关键词： 中介机匣 激光加工 增材制造 拓扑优化 点阵结构 多尺度结构
- 描述： 由宏观骨架-细观点阵-微观表面构成的多尺度整体式结构是一类极具高性能、多功能、轻量化潜力的新型结构形式，日渐成熟的先进激光加工技术不仅极大提升了高性能结构的制造能力，也为新型复杂结构的制造提供了可能。在简要总结宏观骨架、细观点阵、微观表面设计与制造现状基础上，提出了以先进激光加工技术为制造手段的多尺度整体式结构设计方法。以中介机匣为例，采用拓扑优化技术设计了主承力骨架结构，通过在拓扑优化低密度区域或低应力区域填充可制造点阵的方式完成了轻量化点阵设计，与实壁铸造件相比减重20%以上；在流道表面设计了导流减阻微沟槽结构，采用超快激光表面刻蚀加工，仿真模拟表明微沟槽减阻效果超过10%。采用先进激光加工技术开展了多尺度整体式结构设计的应用探索，为下一代航空发动机结构研制提供了可供借鉴的新途径。
- 典型飞机壁板结构的抗屈曲优化设计与试验验证
- 作者： 孟亮 杨金沅 杨智威 高彤 刘洪权 张卫红 来源： 航空学报 年份： 2024 文献类型 ： 期刊 关键词： 加筋壁板 端部支持系数 结构优化 屈曲分析 临界屈曲载荷
- 描述： 加筋壁板是飞机机身和机翼中常见的典型承力结构，其在轴压和机身弯矩载荷作用下极易发生屈曲失效，严重制约飞行器安全性能与服役周期。飞机结构静强度校核时多采用经验公式进行工程计算，其中加筋壁板结构承载能力的工程计算与机身框结构端部支持系数的选取密切相关。现有飞机型号研制中端部支持系数的选取通常较为保守，结构安全裕度大、质量冗余，阻碍了飞行器轻量化水平的进一步提升。为此，首先基于欧拉长柱失稳理论，建立了基于切缝法的典型飞机壁板结构端部支持系数仿真计算模型；同时深入分析了端部支持系数与加筋壁板结构和支撑框段的耦合作用关系；进一步地，分析了框、长桁等结构特征参数对端部支持系数的影响规律，并分别开展了框、长桁-蒙皮以及框-长桁-蒙皮协同优化的飞机壁板结构抗屈曲设计；最后，基于增材制造缩比样件和轴压屈曲试验，验证了典型壁板结构抗屈曲优化设计方法的有效性。所建立的仿真分析模型和优化设计方法实现了飞机壁板结构抗屈曲性能的有效提升，对进一步提升飞机性能指标具有重要意义。
- 航空航天装备的轻量化：挑战与未来
- 作者： 张卫红 唐长红 来源： 航空学报 年份： 2024 文献类型 ： 期刊 关键词： 航空航天装备 轻量化设计与制造 高性能制造与装配 材料与结构技术 装备总体技术
- 描述： 轻量化是航空航天装备研发领域永恒的主题，它对装备的综合性能和服役效能具有决定性影响。在过去的数十年里，一系列高性能优化设计方法、新材料和制造工艺技术的研发和应用，不断推动航空航天装备轻量化水平的提升。然而，随着新一代装备对综合性能和多功能需求的不断增加，现有的轻量化设计制造技术正面临着日益严峻的挑战。因此，本文重点探讨了航空航天装备研发的总体设计、机电系统设计、材料与结构、高性能制造与装配等主要环节，并分析了轻量化技术在未来的发展趋势。
- 基于航空发动机产品需求的压气机技术研究
- 作者： 程荣辉 张军 王东 张学宝 张少平 曾瑶 来源： 航空发动机 年份： 2024 文献类型 ： 期刊 关键词： 需求 航空发动机 压气机 性能 可靠性
- 描述： 压气机是航空发动机的关键核心部件，随着先进作战飞机对航空发动机需求的不断提高，快速研制全面满足发动机产品需求的压气机是工程设计人员面临的重大挑战。为保证设计的压气机全面满足发动机产品需求，介绍了先进作战飞机发动机的典型技术特点以及对压气机全面的技术需求，梳理了压气机满足发动机需求需重点考虑的影响因素，开展了宽转速范围高效率设计技术、全飞行包线高稳定裕度设计技术、高性能保持能力设计技术、高可靠叶片设计技术、高稳健压气机转子设计技术、高可靠调节机构设计技术、高安全性以及高环境适应性设计技术研究。结果表明：基于需求的综合设计可以保证压气机的综合性能。该研究可为设计全面满足发动机产品需求的压气机提供参考和依据。