 前言及目录
| 管路断裂和泄漏问题严重影响飞机的运行可靠性。管路泄漏和断裂故障涉及的因素非常多，包括材料、制造、装配、温度以及环境振动等，发动机舱的管路系统发生的泄漏和断裂故障最多，显然振动是导致管路系统故障的重要原因，另外，管道安装偏差导致的安装应力也使管道疲劳强度降低、密封面应力不均匀，从而诱发疲劳断裂和密封失效。因此，管道的断裂、看、碰摩均与发动机的振动环境和装配应力密切相关。认识到这些工程问题后，作者以工程实际问题为牵引，与飞机设计制造单位进行合作，在该领域开展了十余年的研究工作。
在管路系统振动建模方面，首先，在前人研究的基础上，建立了空间载流管道的有限元模型；然后，利用C语言自主开发了管道有限元动力学分析软件PLVAS；最后，进行模型验证当时我用自编的管道有限元动力学分析软件PLVAS计算了管道流固合下的流体流速对管道固有频率的影响规律，并与ANSYS软件的计算结果进行了比较，其结果达到了惊人的相似，而且自编的软件PLVAS计算效率远高于ANSYS软件。另外，我对某液压动力源的某段空间管道进行了模态试验，将模态试验结果与该段管道的仿真模态进行了比较，二者也有很高的相似度，该研究结果发表于2013年的《航空学报》。之后，通过与商用软件CATIA接口，课题组实现了大型管网结构的自动导入和有限元模型的自动建立，并与MATLAB进行接口实现了大型矩阵的动力学计算，解决了大型管网系统的动力学建模与分析，大大扩充了PLVAS软件的适应性和计算能力。该软件于2015年取得了软件著作权，并在管道振动故障分析研究中发挥了重要作用。
在管道密封性能研究方面，扩口管路连接件是液压系统里使用最早、应用最为广泛的刚性导管连接件，可以适用于各种流体介质,主要是由管接头、扩口管、平管嘴及外套螺母组成。课这组针对扩口管道，建立了复杂的管接头、扩口管、平管嘴、外套螺母等结构的实体有限元模型，在对管路连接件建模及仿真分析过程中，充分考虑了接触、几何及材料非线性等问题，利用ANSYS软件进行了密封性能仿真分析，研究了扩口管在不同拧紧力矩、摩擦系数以及装配偏差下的泄漏机理，并通过试验结果对仿真结论进行了验证。有限元仿真分析的结果充分验证和补充了国军标对管接头拧紧力矩和装配偏差的控制标准，对于控制管道密封性能具有重要意义。
在管道系统减振研究方面，工程实践表明发动机舱中的管道故障最多，证明了振动是管道断裂和泄漏的重要原因。由于发动机的振动激发了管道系统产生强迫振动，因此，如果管道系统设计不合理，必将诱发其产生共振，从而导致过大的脉动应力，出现疲劳断裂。同时，过大的泵动也将导致管道连接件的接触应力下降，及系统密封失效，从而产生泄漏故障。因此降低管道振动将大大提高复杂振动环境下的管道可靠性。除了常规的改变管道支撑结构的方法以外，课题组针对管道减振技术，先后研究了管道吸振器、管道颗粒减振器，以及管道减振涂层三种技术。其中，吸振器的原理是让其吸收来自管道的振动以达到减振的目的，颗粒减振器是利用颗粒碰撞耗能的原理减小管道的振动，减振涂层的原理是利用涂层材料的阻尼特性来实现管道减振。课题组对三种管道减振技术均进行了机理分析和详细的试验验证，结果充分表明了其减振效果的显著性。由于吸振器和颗粒减振器均需要在飞机管道中引人多余物，有增加飞机故障的风险,而减振涂层相比之下对飞机管道结构原有的状态影响最小，因此其应用前景更为广阔。目前，关于减振涂层材料研究的相关工作仍在深入开展中。
在管道装配应力检测方面，工程实践表明，装配偏差是影响管道泄漏和断裂的重要因素由于管道在制造和装配过程中不可避免会产生各种偏差，从而产生装配应力，过大的装配应力将导致管道疲劳强度的损失，同时也将影响密封面的接触应力降低，从而导致管道的泄漏和疲劳断裂。然而，管道的安装应力难于实现现场的在线检测和诊断，目前尚无商业化的便携式在线无损检测仪器和手段，无法定量评估导管的安装质量。由此可见，实现管道安装应力的在线、便携，以及无损检测，定量评估管道安装应力，对于保障管道使用的可靠性具有重要意义。课题组在基于装配应力导致结构模态频率和振型变化的理论基础上，研究了一种通过锤击法测试管道结构的频率响应函数，比较正常装配和异常装配下频率响应函数的差异来实现定量评估管道安装质量的方法。该方法的优势在于能够实现管道在线、便携式无损检测，通过大量的模拟试验台管道和实际飞机管道的测试和试验，表明了方法的正确性及有效性。但是该方法仍然是一种间接测量方法，不能得到真实的管道安装应力值。目前，课题组正在研究另外一种新型的基于图像识别的安装应力检测方法。
课题组在管道振动和密封性能分析与控制技术的研究过程中，得到了来自与飞机设计和制造相关企业和研究所的项目资助，在此表示衷心感谢!其中包括，成都飞机工业（集团）有限责任公司项目：4项；成都飞机设计研究所项目：2项；西安飞机工业（集团）有限责任公司项目：1 项。
在项目研究过程中，得到了许多行业专家和领导的支持、关心和帮助，在此表示诚挚的谢意。这些行业专家和领导引领课题组进入了这个领域，真正实现了“产一学一研”的融合，将科学研究工作与工程实际进行了结合，实现了科学研究从实际中来，到实际中去的研究途径。这些行业专家和领导主要包括：成都飞机工业（集团）有限责任公司的郑其辉、陈雪梅、罗云、蒲柳、赵正大、侯民利、包智勇、文渊、金根等，成都飞机设计研究所的黄佑、廖桔、单单、朱林峰、彭飞良等，西安飞机工业（集团）有限责任公司的夏芝玮等，沈阳飞机工业（集团）有限责任公司的顾新等，感谢你们的支持、指点和帮助。
在飞机管路系统振动与密封性能分析和控制技术相关课题研究中，特别感谢历届研究生所做的创新性工作，本书吸纳了他们很多重要研究成果，其中包括2009级的杨飞益、2010级的王晶、2011级的程小勇、2013级的周笛、2015级的刘彬彬、2016级的於为刚、2017级的张旭、2018级的张杰、2019级的赵紫豪、2020级的赵旭升、2021级的钱进、2019级的金根等同学。在此谨向他们表示衷心的感谢！
最后,特别感谢赵紫豪、张旭、钱进三位同学在本书撰写过程中所做的辛勒劳动。
本书仅仅涉及飞机管道振动与密封性能分析与控制技术的冰山一角，很多技术和方法仍在不断发展之中。由于水平有限和认知偏差，许多地方难免出现疏漏和错误，恳请读者批评指正！ |
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