關于飛機的科技論文

關于飛機的科技論文

　　以前人們總是想飛上天空，現(xiàn)在這個已經(jīng)不是夢了，因為有了飛機。這是學習啦小編為大家整理的關于飛機的科技論文，僅供參考!

　　關于飛機的科技論文篇一

　　現(xiàn)代飛機故障分析

　　摘 要 本文介紹了現(xiàn)代飛機故障分析與診斷理論在實際維修工作中的應用，為全面、系統(tǒng)和可靠得解決飛機故障提供了切實可行的維修方案。

　　關鍵詞 飛機 故障物理 查找 排除

　　中圖分類號：V267 文獻標識碼：A

　　人們對飛機、發(fā)動機及其附件或其它產(chǎn)品可靠性的分析，一般是從外場數(shù)據(jù)或試驗結果的宏觀統(tǒng)計推斷入手，得出產(chǎn)品可靠性的各種特征參數(shù)及故障規(guī)律。對于機務維修人員來說，預防、發(fā)現(xiàn)和排除故障是一項經(jīng)常性的工作，但對故障發(fā)生的原因分析，常常是靠感性的經(jīng)驗或宏觀的現(xiàn)象來推斷，故障物理學產(chǎn)生以后，人們開始從微觀的角度研究故障發(fā)生的根本原因，從而為延緩和杜絕故障的發(fā)生提供了科學的根據(jù)。故障物理的研究，其最終目的是指出減少故障發(fā)生的技術措施，從而改善和提高產(chǎn)品的固有可靠性。

　　1現(xiàn)代飛機故障分析

　　1.1故障物理的基本概念

　　故障物理又稱可靠性物理或失效物理，它的目的是研究產(chǎn)品在正常或特殊應力條件情況下，故障發(fā)生和發(fā)展的過程與原因，既是研究在使用條件下故障是怎么樣發(fā)生的，以及為什么發(fā)生的。因此，對故障物理的研究，起最終目的是指出減少故障發(fā)生的技術措施，從而改善和提高產(chǎn)品的固有可靠性。

　　1.2故障模式

　　故障模式就是產(chǎn)品故障狀態(tài)的分類。它只涉及產(chǎn)品是如何故障的，而不涉及到為什么會故障。徹底弄清在產(chǎn)品在各種條件下的全部故障模式是很重要的，因為故障模式是對產(chǎn)品進行故障物理分析的基礎，同時也是進行一些故障分析方法(如故障樹分析法)所必須的。

　　2故障機理機理的基本概念

　　故障機理并不解決產(chǎn)品為什么發(fā)生故障，要提高產(chǎn)品的可靠性，還必須分析故障機理。

　　故障機理是引起故障的物理、化學或其他過程，是故障的內(nèi)因。

　　2.1故障模式與故障機理的關系

　　實踐證明，不同的故障機理可能引起同一種或類似的故障模式;相反，同一種故障機理也可能引起不同的故障模式。一種故障機理還可能誘發(fā)另一種故障而產(chǎn)生二次故障。

　　2.2常見故障機理的分類

　　根據(jù)資料統(tǒng)計，機械電氣零件部分所發(fā)生的故障機理有下述分類：(1)蠕變或應力斷裂沖擊斷裂;(2)腐蝕;(3)疲勞;(4)磨損;(5)熱。

　　3故障的查找

　　3.1故障的查找

　　弄清故障的情況的目的，是在于防止盲目性和片面性，為分析和判斷故障提供豐富、可靠的資料。對于已發(fā)生的故障，需要弄清兩方面的情況：

　　一是弄清故障的現(xiàn)象，如機件的顏色、形狀、溫度、聲音、數(shù)據(jù)、工作狀態(tài)等方面所表現(xiàn)出來的不正?，F(xiàn)象;

　　二是弄清故障產(chǎn)生的條件，包括故障發(fā)生前出現(xiàn)什么征兆，進行過哪些工作，機件的履歷，以及產(chǎn)生故障的氣候特點，飛機的飛行狀態(tài)和放行人員的操縱情況等。

　　(1)向飛行員了解飛機的使用情況。在了解時，不僅要了解飛機在飛行中出現(xiàn)的不正?，F(xiàn)象，而且要了解故障發(fā)生的飛行高度、速度、飛機的狀態(tài)、有關儀表的指示和信號指示，以及飛行員的感覺。

　　(2)檢查與飛機上故障有關的機件的情況。飛機、發(fā)動機某一部分(機件)發(fā)生故障后，該部位(機件)外部狀態(tài)或內(nèi)部狀態(tài)就會發(fā)生變化。檢查機件外部時，可用看、摸、量、搖、拍、聽、嗅等方法進行，當機件的外表損傷不明顯時，或只根據(jù)外表狀況還不能弄清故障時，則需要檢查機件的工作情況。

　　(3)分析故障情況，判斷故障可能發(fā)生的部位。

　　3.2分析和判斷故障可能發(fā)生的原因

　　分析、判斷故障可能發(fā)生的部位時，應根據(jù)故障的現(xiàn)象和有關情況，結合機件的工作特點、構造特點、材料性質(zhì)等進行分析，把可能引起此故障的內(nèi)部原因和外部原因全部列出，并在此基礎上，充分運用已有的經(jīng)驗，比較其可能性大小，確定進一步查找故障具體部位的檢查順序，以逐步縮小分析和判斷的范圍，便于查明故障的具體部位。

　　3.3通過檢查、檢測和試驗找出故障的具體部位

　　按已確定查找故障具體部位的順序一個一個進行檢測下去，直到找到系統(tǒng)的故障部位。其所采用的方法有：比較法、突出法、分段法、換件法、測量法和搖動法等。

　　4故障的排除

　　4.1修理

　　修理是在航空器技術裝備不符合技術要求或者已經(jīng)損壞的情況下所采用的一種排除故障的方法。機件進廠修理前和修理后必須完成以下工作：(1)將機件的故障情況記入履歷本(證明書)或機件標簽上。(2)按規(guī)定進行油封和包裝，以防止機件銹蝕和損壞。(3)修理后應全面細致地檢查修理質(zhì)量。檢查修理質(zhì)量的工作，應在安裝前及安裝后兩次進行，并在以后的使用中，定期不定期地全面檢查。(4)將修理情況記入履歷本(證明書)。

　　4.2更換

　　更換通常是在航空器技術裝備損壞后，需較長時間修理或無法修理的情況下所采用的一種排除故障的方法。

　　更換時應注意以下幾點：(1)更換的機件的型號、規(guī)格、長度等技術參數(shù)應與原機件一致。(2)不允許串件。(3)安裝新機件前，應清除機件內(nèi)、外部的油封物，并認真進行質(zhì)量檢驗，判明機件的技術狀況確屬良好，符合飛機上的設備、系統(tǒng)配合的要求，方可裝機使用。(4)換件送修時，應按規(guī)定進行油封和包裝，并將故障情況記入履歷本(證明書)。

　　5排除故障是應該注意的問題

　　(1)排除故障要徹底，不要只排除故障的表面現(xiàn)象，否則故障還會重復發(fā)生。

　　(2)排除故障后，要做全面檢查、試驗，在檢查試驗過程中，如果故障現(xiàn)象雖有減輕，但仍未完全消失，說明引起故障的原因不只是一個，應繼續(xù)深入分析判斷，以求徹底排除。

　　參考文獻

　　[1] 姜群.飛機故障分析與診斷[J].空軍第一航空學院學報，1996.

　　[2] 姚宗琦.飛機維修技術[J].空軍第一航空學院學報，1996.

　　[3] 張守一.飛機構造學[J].空軍第一航空學院學報，1996.

　　關于飛機的科技論文篇二

　　飛機的隱身設計

　　在現(xiàn)代戰(zhàn)場上,探測手段日新月異,精確制導武器的打擊精度迅速提高,突防的飛機一旦被敵方發(fā)現(xiàn),往往難逃被摧毀的命運。飛機的設計需考慮隱身性能。目前根據(jù)所對抗的探測裝置,飛機已成功應用的隱身技術包括雷達隱身、紅外隱身、可見光隱身、聲隱身。由于當前用于發(fā)現(xiàn)及跟蹤飛機的主要手段是雷達,且一部分地空導彈及空空導彈采用雷達制導,因此,飛機必須將針對雷達的隱身設計放在首位。

　　1、隱身的核心問題

　　隱身是為了降低飛機被雷達探測到的可能性。雷達通過發(fā)射和接收電磁波探測目標。目標向雷達反射回波能力的大小,用雷達散射截面積(RCS)來表征。根據(jù)雷達方程,雷達對目標的探測距離與目標散射截面積的四次方根成正比:

　　R∝

　　根據(jù)這個比例關系,假設一部雷達能夠在100km處發(fā)現(xiàn)RCS為100平方米的目標,如果目標的RCS減小到10平方米,則探測距離下降為56km;RCS減小到1平方米,則探測距離下降為32km?？梢姲殡S目標RCS的減小,雷達對飛機的探測距離在縮短,這對突防的飛機來說是非常重要的。

　　假設一架飛機要攻擊一個目標,沿途需要突破敵方的空中預警區(qū),地面預警雷達、搜索制導雷達防御圈,要完成突防任務,是相當困難的。如果換一架隱身飛機,假定它使雷達的探測距離縮短2/3,那么它就可以從容的突破防御系統(tǒng),對目標進行攻擊而不被發(fā)現(xiàn)。因此,采用隱身技術設計的飛機可縮短雷達對其探測距離,從而有效提高飛機的生存能力和作戰(zhàn)效能。而雷達隱身的核心問題就是減小飛機的RCS。

　　目前,由于技術的限制,不可能使得飛機上下左右前后各個方向都有非常小的RCS,只能在重點方向上減小RCS。由于飛機在突防中,只需穿越雷達網(wǎng)的間隙,就可以不被雷達探測到,因而很少有雷達能從飛機的正上方或正下方進行探測,所以只要將飛機水平面上下一定角范圍內(nèi)的RCS減小,就可有效降低飛機被雷達探測到的概率。而在個范圍內(nèi),機頭方向受雷達威脅最大;側(cè)向次之。隱身飛機通常要求頭向RCS小于0.1平方米,側(cè)向RCS小于1平方米,準隱身飛機可適當放寬。

　　2、隱身的技術途徑

　　2.1 外形隱身

　　美國著名的飛機制造商洛克西德馬丁公司曾經(jīng)做過一個實驗:一個邊長為1米的正方形金屬板,如果垂直正對某一雷達,測得RCS值是1000平方米,將平板向后傾斜45度,其RCS值減小為1/10平方米,如果旋轉(zhuǎn)成菱形,再傾斜,RCS值進一步減小為1/1000平方米。1000與1/1000整整相差了100萬倍。由此,隱身效果就出來了?？梢?通過改變飛機的外形,可以起到隱身的效果。為什么同一個平板,在不同方向上,RCS值會有這么大的差別呢?我們知道,電磁波在傳播過程中遇到障礙物會產(chǎn)生反射和繞射。其中對隱身效果影響最大的是鏡面反射。

　　2.1.1 減小重點方向上的鏡面反射

　　鏡面反射,就象光照射到鏡子上一樣,會依照入射角等于反射角的方式反射。當波前進方向垂直于平面時,反射波是直接反射回雷達的?；夭芰亢軓?RCS很大。除了垂直入射,垂直反射之外,電磁波照射到角反射體時經(jīng)多次反射也會原路返回,造成大RCS。普通飛機的垂尾、機身會在水平方向上形成鏡面反射。飛機的平尾與垂尾、機身與機翼會形成兩面體反射。在機頭方向,電磁波會穿透座艙蓋,而艙內(nèi)有許多角反射體結構,會造成強反射,從而引起RCS增大。同理,飛機的雷達艙、進氣道也會在飛機頭向上產(chǎn)生大RCS?？梢?在飛機上,一些平面和角反射體結構會產(chǎn)生鏡面反射,從而增大RCS值。例如幻影2000飛機的正側(cè)方,垂尾會產(chǎn)生一個大RCS,峰值為800㎡,相同的方位,機身也有一個大RCS,峰值為200m2。在飛機頭向方向上,雷達艙、進氣道、座艙的RCS峰值分別為7m2、5.5m2及4m2。可見,在飛機的頭向和側(cè)向這些重點方向上RCS遠遠大于隱身要求,必須減小。

　　F-117隱身飛機針對垂尾,采用外傾雙垂尾,將平面傾斜一定的角度,減小了重點方向上的RCS。就象前面提到的平板,傾斜45度后,RCS由1000平方米減小到1/10平方米。F-117飛機的機身由許多塊平面組成多面體,每個平面都傾斜一個角度,有效小了水平方向的RCS。同時也避免兩面體角反射結構。但是作為第一代隱身飛機,由于當時計算機計算性能有限,只能計算少量平板結構的RCS,為了隱身不得已才將飛機設計成多面體結構,犧牲了飛機的氣動性能。后來,隱身理論及計算能力進一步發(fā)展,人們可將飛機表面分成很小的一個個平面,所以最終隱身飛機外形呈光滑表面,設計出了象B-2飛機這樣的隱身飛機,B-2飛機表面平滑,采用無垂尾,高度的翼身融合的飛翼外形,由于取消了尾翼,進一步減小了側(cè)向的RCS,機翼與機身高度融合避免了兩面體結構,這種外形較好的兼顧了飛機的氣動性能和隱身效果,因此,美軍正在驗證的下一代無人作戰(zhàn)飛機,如空軍的X-45C,海軍的X-47B,都采用了飛翼外形。飛翼這種外形空氣阻力小,航程大,比較適合轟炸機和無人攻擊機,但由于沒有垂尾,機動性不好,不適合戰(zhàn)斗機。所以美軍的四代機,F-22及F-35飛機沿用了常規(guī)氣動布局,采用外傾雙垂尾,翼身融合,即保證了機動性又兼顧了隱身。

　　針對飛機的座艙,采取的隱身措施是將座艙蓋鍍上金屬膜,可見光可以通過,雷達波會被反射;針對雷達艙,采用頻率選擇雷達罩、本機雷達頻率可以通過,其它頻率會被反射到非重點方向。針對進氣道,采用S形進氣道,增加入射雷達波的反射次數(shù),在每次反射中吸收掉一點能量,經(jīng)過多次反射而減弱回波,從而減小了進氣道的RCS。如果再配合吸波材料就隱身效果就更好了。

　　2.1.2 解決邊緣繞射

　　除鏡面反射外,電磁波照射到物體的邊緣時還會產(chǎn)生邊緣繞射。所謂邊緣繞射,是指當電磁波照射到物體的邊緣時,會產(chǎn)生圓錐狀散射。當入射波與邊緣垂直時,散射會分布在與邊緣垂直的平面上,其中會有向雷達方向傳播的電磁波,造成RCS增加,其RCS值與邊緣長度的平方成正比。如幻影2000飛機的機翼前緣在受到垂直人射時,由邊緣繞射造成的RCS有10m2。在飛機上分布著很多邊緣,如進氣道邊緣、飛機機翼、平尾及垂尾的前后緣等等,如果任由它們分布在不同的方位上,飛機被雷達發(fā)現(xiàn)的概率會大大增加。解決的辦法是將各個邊緣設計成互相平行,同時傾斜一定的角度,將由邊緣繞射產(chǎn)生的RCS集中到對飛機威脅較小的方向上。

　　2.1.3 減弱表面波的影響

　　將飛機上的鏡面回波、邊緣繞射造成的RCS值減小后,測試發(fā)現(xiàn),在飛機的頭向方位,機身和機翼仍會產(chǎn)生接近1㎡的RCS。這是由于有表面波的存在。例如當雷達波照射到細長的物體時,除了會產(chǎn)生鏡面反射和邊緣繞射外,還有一部分波貼著機身表面前進,形成表面波。表面波在碰到飛機上的不連續(xù)處時,會產(chǎn)生反射,增大整架飛機的RCS。飛機上這些不連續(xù)處很多,如機身上的縫隙,天線等。解決的方法是將機身做得平滑,盡量取消不連續(xù)處。但飛機上有些位置是必須要開艙門的,如起落架艙等,這仍會造成機身不連續(xù)。解決的措施是將艙門鋸齒化。因為平板尖端正對雷達時其RCS值最小。

　　2.2 材料隱身

　　由于飛機的外形要受到空氣動力學的限制,很多情況下不能根據(jù)隱身需要隨意地改變外形,為了達到更好的隱身效果,需要配合使用隱身材料達到進一步減小目標雷達截面積的目的。

　　2.2.1 飛機表面涂敷隱身材料

　　有一種涂敷型隱身材料由兩層組成,外層為阻耗層,通常由具有衰減特性的特殊纖維組成,厚度為1/4波長,內(nèi)層是基板層,通常由具有反射特性的金屬材料制成,當雷達波入射到涂層表面時,有50%被反射,剩下的穿透阻耗層,進入金屬底板并被反射回來,經(jīng)過1/4波長的距離,反射回來的雷達波與第二個外層反射波剛好相位相反,變化量大小相等,結果兩者相互抵消,這是采用對消的方式隱身,稱為對消型。對消型只能針對某一頻率的雷達波,隱身范圍有限。還有一種吸波范圍更寬的材料,為耗能型,靠細微的顆粒,如鐵氧體粉,通過分子運動,將雷達波的電磁能轉(zhuǎn)化為熱能。涂敷型吸波材料是涂敷在飛機表面,利用對消、耗能等原理來減小RCS值。涂敷型材料需要多層且達到一定的厚度才會有較好的隱身效果,會增加飛機的重量,另外材料涂敷在飛機的表面,易脫落,變質(zhì),不易保養(yǎng)。

　　2.2.2 采用結構型隱身材料

　　結構型吸波材料可以制做成飛機的一部分,如平尾,垂尾等。它的表皮蒙以碳纖維材料,內(nèi)部翼梁是由鈦金屬制成的三角形雷達波反射板,四周填充滿了特殊吸波材料,當入射波進入時,反射板多次反射雷達波,使其滯留在充滿吸波材料的三角形腔內(nèi),從而消除了雷達波反射。這種隱身材料的特點是在不額外增重的前提下減小RCS值。

　　3、結語

　　飛機通過外形隱身和材料隱身,可以大大減小其雷達散射截面積,縮短雷達作用距離,從而有效提高生存能力和作戰(zhàn)效能。外形隱身和材料隱身是傳統(tǒng)的雷達隱身技術,目前已經(jīng)成功應用在多種飛機上。除外形隱身和材料隱身技術外,目前還有一些正在探索的隱身技術,如等離子體隱身,手性材料隱身等。