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C919飞机跨音速颤振设计技术 -
该项目属航空工程中的结构强度学科，气动弹性专业方向。 C919飞机为新一代大型民用运输机，跨音速区域是飞机颤振问题最为严重的区域，飞机在跨音速区飞行时，由于激波效应、流动分离等现象，空气动力学特性表现出强烈的非线性，使得飞机的颤振边界在跨音速区域出现特有的“凹坑”现象。 民用飞机跨音速颤振设计主要采用跨音速颤振模型风洞试验和跨音速颤振分析相结合的方法，获得飞机的跨音速颤振特性，表明飞机满足适航条款所规定的气动弹性稳定性要求，并通过后续的颤振试飞进行验证。 该项目通过开展民机典型构型的跨音速颤振设计，提出了一种基于多项式力矩方程组的跨音速颤振气动力修正方法，建立了一套复合材料混杂结构的跨音速颤振模型设计制造技术，提出了一种跨音速颤振虚拟风洞试验技术，建立了一套典型构型的跨音速颤振风洞试验数据库，形成一套完整的民机跨音速颤振设计技术体系，为型号研制和适航取证提供了有力手段。 主要技术特点和内容： 1)建立了一套复合材料混杂结构的跨音速颤振模型设计技术，具体包括： (a)建立了一种多参数迭代的整体剖面刚度设计方法，解决了多材料结构弯曲和扭转刚度协调问题，考虑了材料及工艺对模型动力学特性的影响，实现了整体刚度的精确设计，保证了刚度、重量和动力学特性的准确模拟； (b)提出了一种竹节式多段空心梁结构设计方案，改进了一种主梁和复合材料维形结构组合的整体翼面结构设计方法，提出了并联板弹簧操纵面连接、可动平尾组合连接、T尾迎角调节结构等多种连接机构设计方案，解决了跨音速颤振模型结构整体设计及连接结构力学行为模拟问题； (c)形成了一套适用于跨音速颤振模型的材料选用组合方案及翼面整体中温模压固化工艺要求，保证跨音速颤振模型刚度和重量的匹配设计，且强度满足试验要求； 2)提出了一种基于多项式力矩方程组的跨音速颤振气动力修正方法，使用定常气动力结果修正偶极子格网法(DLM)计算的气动力，或使用定常气动力结果直接作为跨音速小扰动方程计算非定常气动力的初始条件，能够计及翼型、攻角、激波和粘性效应等对颤振特性的影响，提高了大展弦比翼吊发动机构型和尾翼带操纵面构型的颤振分析精度，并经过风洞试验验证； 3)提出了一种跨音速颤振虚拟风洞试验技术，通过对阻尼裕度等高线和动压裕度等高线的动态修正，风洞试验时可快速逼近颤振点，提高了风洞试验的判别准确性； 4)建立了一套典型构型的跨音速颤振风洞试验数据库，包括六种民机典型构型、四个技术类别，可用于指导民机颤振设计。 该项目成果已应用于C919飞机的研制，确保了型号飞机的所有适航验证试验均一次性成功，有效推进了型号研制的进度。申请了2项专利，发表了7篇论文。该项目成果也可应用于其它民用飞机型号研制，能大幅节省型号研制及其试验所耗费的人力、财力和时间成本，经济效益显著。
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