进行了一项分析研究,以确定 2.7 马赫箭翼超音速巡航飞机主机翼和机身结构设计的最佳结构方法。考虑近期开始设计来评估概念。重点放在热应力、静态气动弹性、颤振、疲劳和故障安全设计、静态和动态载荷之间的复杂相互作用,以及结构布置、概念和材料变化对这些相互作用的影响。结果表明,采用钛合金 6A1-4V 的低轮廓凸珠和蜂窝夹层表面板的混合机翼结构效率最高。下部结构包括用硼-聚酰亚胺复合材料加固的钛合金翼梁帽。机身外壳由 6 ~ - 4 v 钛合金帽形加固蒙皮和框架结构组成。本报告总结了研究成果,并讨论了超音速巡航飞机设计的整体研究逻辑、设计理念和分析方法之间的相互作用。
本文提出了一种基于全局-局部建模方法的轻型结构多尺度优化策略。该方法应用于民用飞机的实际机翼结构。机翼的初步设计可以表述为一个约束优化问题,涉及结构不同尺度的几个要求。所提出的策略有两个主要特点。首先,通过包括每个问题尺度上涉及的所有设计变量,以最一般的意义来表述问题。其次,考虑两个尺度:(i)结构宏观尺度,使用低保真度数值模型;(ii)结构中观尺度(或组件级),涉及增强模型。特别是,结构响应在全局和局部尺度上进行评估,避免使用近似分析方法。为此,完全参数化的全局和局部有限元模型与内部遗传算法相连接。仅为结构中最关键的区域创建精炼模型,并通过专用子建模方法链接到全局模型。
流体结构相互作用非常重要,在设计飞机、航天器、发动机和桥梁等许多工程系统时必须考虑这一因素。在由易疲劳材料组成的结构中,这些振荡相互作用可能非常严重。疲劳可以描述为一种循环载荷,它会导致材料产生循环应力和应变,在这种循环载荷的作用下,材料在临界阶段会失效。飞行过程中,飞机机翼会受到各种与时间相关的载荷,导致机翼变形和振动,这对结构设计和安全性是一个挑战,作用在机翼上的载荷会导致高应力集中区域形成裂纹,裂纹会不断扩展,直到达到最大值,之后飞机机翼结构将因疲劳而失效。因此,飞机机翼是一种极易疲劳的结构,因此考虑飞机机翼结构的 FSI 非常重要。由于飞机出现颤振、抖振等各种不良现象,流体与柔性机翼之间的相互作用极为重要。
因其形状而消耗更少的能量(https://www.tudelft.nl/lr/flying-v/)。目前,航空运输约占人类活动每年产生的 360 亿吨二氧化碳的 2%(https://www.cleansky.eu/benefits),这表明需要开发一种更省油的飞机。这款 Flying V 最初是柏林工业大学学生 Justus Benad 在汉堡空客的毕业论文项目中提出的构想(https://www.tudelft.nl/lr/flying-v/)。在 Flying V 中,客舱、货舱和油箱都集成在机翼结构中。Flying V 搭载的乘客数量与空客 A350 大致相同,这是这款新飞机的基准。Flying V 比 A350 小,与可用体积相比,湿润表面积更小。结果阻力更小,从而导致相同距离所需的燃料更少。目前,Flying V 正在开发中使用传统煤油发动机,但也会研究其他推进方式,如氢或电子煤油,但这不是本研究的目的。
我们推出了 Cascade。在 2022 年 7 月的范堡罗国际航空展上,我们宣布推出 Cascade 并现场演示了 1.0 版。Cascade 的开发旨在直观展示全球航空业对气候的影响,并探索到 2050 年最有效地实现商用航空脱碳的方案:机队更新、运营效率、可持续航空燃料 (SAF) 和新航空技术,例如跨音速桁架支撑机翼结构、混合动力、全电动或氢动力飞机。该工具使整个行业的利益相关者(尤其是客户和政策制定者)能够就如何最好地实现商用航空业 2050 年净零排放目标做出明智的决策和权衡。我们期待最近公开发布的更多反馈,并将继续通过与社区创始成员合作对 Cascade 进行投资,这些成员包括国际航空运输协会、美国国家航空航天局、剑桥大学惠特尔实验室和麻省理工学院航空与环境实验室。
摘要:随着复合材料在飞机上的应用越来越多,复合材料航空航天结构的结构健康监测 (SHM) 领域的进步取得了许多新的成功贡献。然而,其应用在航空工业的运营条件下仍然并不常见,主要是由于研究重点和应用之间的差距,这限制了向改进的飞机维护策略(如基于条件的维护 (CBM))的转变。在本文中,我们确定并强调了复合材料飞机结构 SHM 领域成熟的两个关键方面:(1) 需要对飞机结构健康管理进行整体损伤评估的飞机维护工程师,以及 (2) 将 SHM 应用升级到实际服役条件下的复合飞机结构。多传感器数据融合概念可以帮助解决这些问题,我们阐述了它的好处、机遇和挑战。此外,为了演示目的,我们展示了基于融合的 SHM 系统的概念设计研究,用于对代表性复合飞机机翼结构进行多级损伤监测。通过这种方式,我们展示了多传感器数据融合概念如何使社区受益,推动复合飞机结构的 SHM 领域向航空工业的 CBM 应用迈进。
1 引言 近年来复合材料被广泛应用于运输飞机的制造。复合材料在商用运输中的首次重大应用是空客 1983 年为 A300/310 飞机采用的全复合材料方向舵。1985 年,空客也在同样的型号中引入了复合材料垂直尾翼。随着 A300/310 的成功,空客为 A320 飞机引入了全复合材料尾翼结构。A320 飞机的复合材料重量占结构重量的 15%。1970 年代末,NASA 和波音、洛克希德、MD 等主要机身公司启动了 ACEE 计划。该计划的主要目标是通过使用复合材料来减轻机身结构重量。在 ACEE 计划中,B737 的尾翼被复合材料取代,MD 为商用运输飞机开发了全复合材料机翼,洛克希德为 L1011 设计了新的复合材料垂直尾翼和副翼。在美国,复合材料在民航客机上应用最为广泛的是B777,复合材料结构占B777结构重量的10%,B777的尾翼、地板梁、襟翼和外副翼均采用复合材料制造。空客和波音最近研制的民航客机的机身和机翼结构也采用了复合材料,A350和B787的复合材料重量比将超过50%,两款飞机的翼盒和机身结构均采用了复合材料。
风力涡轮机的材料 材料的重要性在当今生产的许多机器和车辆中得到了充分的认可。材料的质量和性能在风力涡轮机中非常重要。随着近年来材料技术的快速发展,市场竞争也愈演愈烈。风力涡轮机中使用的叶片的空气动力学和耐久性对其效率都非常重要。今天,很明显,最适合机翼的材料是复合材料。然而,在选择复合材料时也要考虑许多标准。例如,经济性、性能特性、价值分析、损伤分析和效益分析。 复合材料 这些是通过以不同的方式(颗粒状、层状等)组合具有不同性质的材料而获得的。复合材料的主要目的是通过组合这些特性来组合那些不能提供所有所需特性(强度、抗老化性、断裂韧性、热性能、重量等)的材料。玻璃增强塑料是风力涡轮机领域转子机翼结构中最常用的复合材料。事实上,碳纤维复合材料的性能增加了更高的价值,但其高成本是其最大的缺点。结论风能是非常有用的清洁能源。它们有一些小问题,但这不是什么大问题。海洋和大洋的四面都有良好的风能潜力。人类也可以在海洋和大洋中间建造风力涡轮机。因此,我们可以从海洋和大洋中获得大量能源。技术总是在进步。清洁和可再生能源系统将支持我们保护地球。参考文献:
F-35 旨在取代空军的 A-10 和 F-16、海军的 F/A-18 以及海军陆战队的 F/A- 18 和 AV-8。挑战:迄今为止,F-35 的优势被多个缺点所抵消。人体模型测试 2015 年 7 月和 8 月的测试表明,体重在 136 磅至 165 磅之间的飞行员弹射时死亡概率为 23%,颈部受伤概率为 100%。体重低于此体重的飞行员面临的风险更高,随后被禁止驾驶 F-35。结构 尽管飞机在轮换,但最近的飞行测试确定需要压力释放阀,因为没有它限制了 F-35 的飞行速度和高度。耐久性测试显示机翼结构出现裂缝,可能造成灾难性后果。此外,战斗机在发动机故障前的平均飞行时间低于预期阈值。ALIS 自主物流信息系统 (ALIS) 旨在与飞机协同完成从任务规划到识别故障系统的所有工作,但它在多个方面都遇到了困难;该系统规模过大、出现故障并歪曲信息。目前,它还没有覆盖整个飞机,省略了健康管理等组件的报告。同样,ALIS 也容易受到网络安全漏洞的影响,而洛克希德·马丁公司不愿进行全面测试,这又加剧了这一问题。人们担心,这样的测试可能会破坏 ALIS 以及自主物流作战部队 (ALOU) 的作战能力。F-35 的关键系统可能容易受到网络攻击,再加上软件更新之间反复出现的稳定性滞后,人们担心 F-35 先进网络存在系统性弱点。第三代 第三代头盔是一款创新型头盔,配有挂载显示系统 (HMDS),旨在改善飞行员和飞行系统之间的集成。第三代头盔在基本飞行练习中出现故障,导致在执行常规训练动作时无法跟踪读数。第二个更轻的版本
在本项目中,我们研究了在半活性自适应结构中使用可变刚度/可变强度结构元素的使用,采用双重方法来实现概率。在由NFP 62资助的项目中,我们研究了介电材料,以实施多层结构的静电层压,在一个并行项目中,由ETH的结构技术中心资助,我们已经确定了上述结构概念,这些结构概念可以利用上述元素来实现新的和有用的功能,以实现新的和有用的结构,并将其与特定的机翼结构相关联。这两个平行项目的努力是从相当早的阶段进行了协调的,旨在在高性能,轻质结构的结构演示者中实施电键粘合层压板(EBL的目的)。本项目的第一个成就是对与当前应用相关的聚合物膜的性质的详细研究:介电常数,介电强度和体积电阻率。这第一步是决定性地研究介电材料的框架,以便为其用于EBL应用的资格,这是决定性的。也很快就清楚了,也从对介电材料进行的研究也很快,即使在该项目的范围中包括材料合成,也不太可能实现介电强度和介电常数的同时增加。这些发现的相关性远远超出了用于EBL应用的电介质的优化。我们的注意力很快就针对对分层介质的调查,基于溶液的调查,通过其他小组的观察来证实,由其他群体进行的观察结果证实,由多层组成的电介质会提供介电强度的介电功能,而不是在材料和应有的材料中造成的材料不可避免地会导致一个不可避免的介绍性,并且是否会增加材料的范围,并且应有的可能性 - 应有的可能性,而应有的可能性,那么它是应有的,如果是应有的含量,那么它是不可避免的。用于制备多层介电。关于材料有效介电特性的问题很快就会出现,并且在项目的第一阶段获得的高近DC领域的介电和绝缘材料的知识清楚地表明,该材料的教科书近似是无限量电阻的完美介电性,这将无法适当地表示问题。因此,开发并通过实验验证了多层膜的介电响应的模型,该模型也考虑了组件的有限体积抵抗力。开发的分析模型代表了优化高能介电膜以不同频率应用的高能介电膜的基础。高压直流电网的未来开发将需要开发可靠的固体绝缘材料。多层电介质可以很好地代表一类有趣的介电和绝缘元素。此类投资从未在此细节上进行。结果也相对于此外,显然需要有效地撞击多层绝缘层层上静电场层的理解,这显然是必要的,以了解导致高场上此类材料系统失败的机制。在项目的最后一部分中,详细研究了EBL元素的机械性能,该元素与与项目结构分支的合作框架中所设想的结构应用有关的负载案例进行了详细研究。