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CAE仿真在弹射救生领域的应用实践
时间:2017-08-12  作者:鸿运国际  点击:  评论:  字体:T|T
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    2017年7月7日,国产工业软件优秀解决方案展示对接会(大连)成功举办,会上,航空工业航宇救生装备研究所研究员、特级鸿运国际娱乐官网专家吴铭发表了题为《CAE仿真在弹射救生领域的应用实践》的演讲,本文为演讲内容整理,未经作者本人确认。YOE鸿运国际     弹射救生是在空中部队里面为了安全员救生而设置最后一道生命保障线。YOE鸿运国际     一、弹射座椅的诞生以及弹射座椅的发展YOE鸿运国际     弹射救生的领域和内容比较宽泛,而弹射座椅是弹射救生领域里面最重要的设备,弹射座椅在平时供飞行员乘坐,应急的时候带来飞行员安全救生的装备。现在弹射救生装置种类比较多,还有救生仓,整个救生仓一块弹离飞机降落。YOE鸿运国际     航空工业航宇救生装备研究所的弹射座椅是火箭弹射座椅,是用火箭作为动力,弹射出来要解决几个问题,首先要解决座椅的稳定问题,如果姿态不稳定飞行员可能在高速高大旋转角度情况下就超过耐性。座椅上从后面生出两个支杆,叫稳定杆,长1.8米,末端有稳定伞,通过这个长度的力臂,使座椅弹射出去以后保持稳定。YOE鸿运国际     弹射座椅的诞生。在第二次世界大战期间降落伞作为必备救生工具在飞机上广泛应用,那时发生危机情况下飞行员需要自己爬出来跳下去,这就是弹射座椅诞生之前的救生方法。在战斗机问世之初设计帮助飞行员危机时候逃生装置就已经有了,但是所有救生都要依靠救生伞,2017年法国人将降落伞应用在战斗机上,弹射座椅是弹射救生领域的典型代表。随着飞机速度越来越大,飞行员很难靠自身体力爬出坐舱,爬出坐舱还要克服很大飞机阻力,往下跳的时候也很容易撞到飞机的机翼,在高空情况下只要撞上去那就是一把刀,直接粉身碎骨。弹射座椅是德国人在第二次世界大战发明的,之后鸿运国际娱乐官网不断发展,可以增加弹射高度,大幅度提高座椅性能,使飞行员救生成功率增加。YOE鸿运国际     弹射座椅的发展。发展初期在20世纪40年代到50年代中期,第一代座椅典型特征把座椅和人一起作为炮弹弹出去,使人与系统仍然具有一定的受度,让人和系统飞过战斗机尾翼,之后把座椅和人分离,这时候称为弹道式座椅,现在已经淘汰了。YOE鸿运国际     第二代弹射座椅,它的发展前期是在20世纪50年代到60年代期间,座椅主要特征就是一级动力与二级动力共同作用。座椅上有两级动力,第一级是装在座椅背后,第二级动力是火箭,火箭分两种,要么是火箭包,要么是火箭发动机。YOE鸿运国际     第三代弹射座椅是从上世纪60年代一直到现在,到现在为止第三代座椅还在继续使用。第三代座椅安装数控传感器,座椅弹射出去能感受到飞行速度和高度,在速度和高度情况下选择开伞模式,性能有所提高。YOE鸿运国际     第四代弹射座椅从70年代末期一直到现在。它的形式是利用可控推力鸿运国际娱乐官网,解决座椅在高飞行速度下产生的问题。第四代弹射座椅本置可以自动导航的飞行器,航空工业航宇救生装备研究所目前也在研制第四代弹射座椅,第四代座椅弹射出去以后,好比飞机在飞行状态下是歪着弹射出去,如果不纠正,座椅将迅速向地面撞下去。如果能够自动适应的话,就能够感受它的飞行姿态,在不利飞行姿态情况下,可以利用座椅姿态使座椅产生向上的动力,把姿态调整到位以后主动力才点火,飞行员救生成功概率越来越大。YOE鸿运国际     二、弹射座椅的方针需求以及鸿运国际娱乐官网展望YOE鸿运国际     弹射座椅仿真需求是什么呢?弹射座椅需要进行哪些ZAE仿真呢?首先,弹射座椅为了满足主机厂家和国家标准对产品提出性能要求,需要对座椅运动轨迹、稳定性能以及飞行员数据进行仿真。为什么要对轨迹进行仿真呢?座椅弹射出去以后会不会被飞机干扰,两台座椅会不会干扰,所有这些都要进行判断。稳定性能方面,座椅弹射出去以后,如果不能稳定,乱转或者旋转速度大,正常情况下旋转不能超过360度每秒,在恶劣情况下不能超过540度每秒,超过的话飞行员受不了。救生的目的不仅仅是为了救飞行员,而且要保存战斗力,人救活了还要能够完成战斗。还有减速性能,在弹射出去以后要减速,减速就是靠弹射座椅上的救生伞降落,救生伞有要求,超过某一个速度的话伞就会吹破,所以必须在某一个速度下才能工作,那就要看看座椅弹射出去速度是怎么变化的。YOE鸿运国际     CFD的仿真需求。弹射座椅是在大气中飞行的,座椅弹射出去以后在高速情况下气动力是非常重要的力,平时用的气动力是来自风能试验,风能试验不仅要做低速还要做高速。高速的时候口径最大是2米4,这满足不了座椅的需求,座椅就需要缩,但是伞又不能在高速情况下吹风。所以要用CFD的方法,在风能试验里面的进行修正。YOE鸿运国际     弹射座椅对FFA仿真需求。座椅作为安装在飞机上的东西,对它的重量要求很严,重量绝对不能过大,首先要考虑到在满足强度刚度要求情况下,尽量减轻重量。需要用FFA来仿真,现在FFA仿真软件比较多,航空工业航宇救生装备研究所也在寻求使用起来更加便捷的软件。YOE鸿运国际     降落伞的仿真方面,降落伞仿真和前面说的难度比较大,涉及最复杂问题就是柔性问题,真正没有太多误差真实模拟出来的可能不大。降落伞是用织物做成的,一方面容易变形,另一方面在空气中运动还有一定的受气量。之前引进了俄罗斯的专门仿真软件,也引进了其他的软件,但是西安前沿动力在CFD仿真方面也是他们的特色,也不排除会在这方面进行合作。YOE鸿运国际     第四部分是弹射座椅的仿真应用实践。首先是运动仿真,有一套航空工业航宇救生装备研究所和另外一家公司灵活研制的仿真系统,通过这个仿真系统进行前面所说的运用仿真、轨迹等,第二期工作是航空工业航宇救生装备研究所和英特仿真公司合作进行。对于弹射座椅航空工业航宇救生装备研究所有一个专门的标准要求表格,这个标准里面有120个工作状态,要求座椅满足最高性能,在这么多状态情况下,航空工业航宇救生装备研究所不可能都是通过试验去做,而且有些试验是没法去做。在FEA仿真方面航空工业航宇救生装备研究所进行了大量工作,因为每个型号,甚至包括一个型号里面的很多零部件都是要做这方面工作。降落伞仿真也是这样,它的计算空域比较大。YOE鸿运国际     弹射座椅软件应用的时候,降落伞研制过程中没有CAE仿真就没有办法往下进行。仿真分析问题涉及座椅韧度性能、动力分析、响应分析等,这些仿真为产品设计起到完善设计、缩短研发周期、节省费用的作用。同时也提供产品故障分析,找准问题根源,提出解决方案。YOE鸿运国际     弹射座椅仿真鸿运国际娱乐官网的展望。对弹射座椅的控制模式停留在海量数据人工分析上,不仅费时费力,而且存在误差。以前通过人工分析方法确定控制模式的仿真方式,一是计算量大,二是人工分析时间长,三是人工分析找出来的边界不一定准确。之后航空工业航宇救生装备研究所跟英特仿真要做的就是将工作自动化融入到仿真里面去。YOE鸿运国际     CFD仿真的鸿运国际娱乐官网展望。现在是静态,将来要发展动态,把运动连接起来。FEA的仿真,未来要实现震动疲劳、可靠性仿真。降落伞方面未来要实现可压缩。YOE鸿运国际
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(编辑:梁嘉琪  来源:e-works)
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