2020年航空飞行器结构的研究与应用

胡毅华
　　航空结构的设计、分析、制造、试验对于航空飞行器的经济性、安全性有着重要影响。2020年，结构技术委员继续推进对航空飞行器结构的研究与应用。
　　波音公司与Aerion公司在超声速客机领域开展合作，Aerion公司参与了波音5马赫高超声速飞机的研发工作，波音也参与了Aerion公司1.4马赫公务机AS2的研发工作。4月份，Aerrion公司发布升级版的AS2超声速公务机，该飞机解决了超声速音爆向地面传播的问题，按照计划，AS2超声速公务机于2023年在佛罗里达州墨尔本开始制造，2025年完成首飞。
　　佛罗里达大学和波音合作承担美国国家科学基金会的创新和INTERN计划，为结构无损检测研发可定制的智能涂层。利用嵌入式光致元件和陶瓷纳米颗粒制造了基于聚合物的智能涂层，可用作应力传感器。
　　美国航空航天局（NASA）通过先进复合材料项目（Advanced Composites Project，ACC项目），节省结构设计认证周期。ACC项目改进了结构快速设计工具，改进后的设计工具可初步确定结构尺寸，并预测复合材料结构的静强度、疲劳强度和高能量冲击响应。
　　5月，美国空军研究实验室（AFRL）完成了改进复合材料飞机撞击损伤建模的研究。美国空军研究实验室、波音、北卡罗来纳州立大学和弗吉尼亚联邦大学联合开发了模拟工具，用于模拟跑道碎片和工具坠落造成的低速冲击，提升了在高加载速率下失效产生和传播的预测效果。根据另一个AFRL合同，波音继续测试使用渐进损伤失效分析来验证延长飞机使用寿命的方法。
　　6月份，NASA完成了对“猎户座”航天器的重复测试，即“结构测试条款”（STA）的测试，检验了“猎户座”的试飞准备，这些测试验证了“猎户座”在所有操作阶段的结构耐用性。在部分测试阶段，工程师将预期压力、机械载荷、振动和冲击条件加到40%，超出了最严重的预期工况。
　　在伊利诺伊大学香槟分校和重庆绿色与智能技术研究所自2015年开展的项目中，持续研究了依赖于温度的粘弹性材料3D/4D打印技术，包括热—流—固控制方程和解析方法，以及沉积和冷却循环应力位移分析的拓扑优化。