運(yùn)輸類飛機(jī)貨物空投時機(jī)翼結(jié)構(gòu)載荷的確定方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于飛機(jī)飛行載荷設(shè)計【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及對運(yùn)輸類飛機(jī)貨物空投時機(jī)翼結(jié)構(gòu)載荷確定方法的改進(jìn)。其特征在于，確定機(jī)翼結(jié)構(gòu)載荷的步驟如下：飛機(jī)空投貨物參數(shù)初始化；飛機(jī)有限元模態(tài)分析；飛機(jī)非定常氣動力系數(shù)矩陣計算；飛機(jī)空投貨物動響應(yīng)計算；計算機(jī)翼結(jié)構(gòu)載荷動響應(yīng)；確定空投時機(jī)翼結(jié)構(gòu)的設(shè)計載荷。本發(fā)明提供了一種改進(jìn)的運(yùn)輸類飛機(jī)貨物空投時機(jī)翼結(jié)構(gòu)載荷的確定方法，提高了機(jī)翼結(jié)構(gòu)載荷的確定精度，保證了機(jī)翼結(jié)構(gòu)的安全性和飛機(jī)的飛行安全。
【專利說明】運(yùn)輸類飛機(jī)貨物空投時機(jī)翼結(jié)構(gòu)載荷的確定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于飛機(jī)飛行載荷設(shè)計【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及對運(yùn)輸類飛機(jī)貨物空投時機(jī)翼結(jié)構(gòu)載荷的確定方法的改進(jìn)。
【背景技術(shù)】
[0002]空投是運(yùn)輸類飛機(jī)的重要工作模式之一?？胀稌r一般需要確定飛機(jī)貨艙地板、貨橋、連接件、機(jī)翼等部件的設(shè)計載荷。當(dāng)前的運(yùn)輸類飛機(jī)貨物空投時將飛機(jī)視為剛體，僅考慮氣動力的靜氣動彈性修正，依托剛體飛行動力學(xué)方程進(jìn)行求解，具體技術(shù)見文獻(xiàn):“運(yùn)輸機(jī)空投的飛行動力學(xué)建模及仿真”，楊妙升、屈香菊，《飛行力學(xué)》，2010，28卷(第3期)，Ρ.9-12。
[0003]目前的運(yùn)輸類飛機(jī)貨物空投時機(jī)翼結(jié)構(gòu)載荷的確定方法的缺點(diǎn)是:第一、所確定的機(jī)翼結(jié)構(gòu)載荷誤差大。由于運(yùn)輸類飛機(jī)具有結(jié)構(gòu)柔性大、頻率低的特點(diǎn)，貨物空投、尤其是重裝貨物空投過程的激勵載荷具有較寬的頻帶，會激勵起飛機(jī)較多彈性模態(tài)的振動，而這種動響應(yīng)可能會被氣動彈性效應(yīng)變得更大，進(jìn)而引起飛機(jī)結(jié)構(gòu)載荷的增大，這些對飛機(jī)的結(jié)構(gòu)安全性和飛行安全性會引起不利的影響。第二、在彈性飛機(jī)貨物空投動響應(yīng)建模過程中，未考慮貨物艙內(nèi)移動過程、并未在空投過程中疊加離散陣風(fēng)激勵載荷，這些工作的不足既很難滿足飛機(jī)設(shè)計規(guī)范的要求，也會造成飛機(jī)貨物空投時機(jī)翼結(jié)構(gòu)設(shè)計載荷偏小，進(jìn)而對飛機(jī)的結(jié)構(gòu)安全性和飛行安全性引起不利的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是:提供一種改進(jìn)的運(yùn)輸類飛機(jī)貨物空投時機(jī)翼結(jié)構(gòu)載荷的確定方法，以便提高機(jī)翼結(jié)構(gòu)載荷的確定精度，保證機(jī)翼結(jié)構(gòu)的安全性和飛機(jī)的飛行安全性。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是:運(yùn)輸類飛機(jī)貨物空投時機(jī)翼結(jié)構(gòu)載荷的確定方法，其特征在于，確定機(jī)翼結(jié)構(gòu)載荷的步驟如下:
[0006]1、飛機(jī)空投貨物參數(shù)初始化:依據(jù)國軍標(biāo)GJB67.2Α-2008中的空投陣風(fēng)準(zhǔn)則進(jìn)行飛機(jī)空投貨物參數(shù)初始化，需要初始化的空投貨物參數(shù)為:輸入飛機(jī)的有限元模型FEM、飛機(jī)的質(zhì)量1、飛機(jī)飛行高度H、飛機(jī)飛行速度V、平均氣動弦長C、貨物的質(zhì)量mb、貨物在飛機(jī)貨艙內(nèi)的初始裝載位置xo、貨物的轉(zhuǎn)動慣量Iby、貨物在貨艙內(nèi)運(yùn)動的加速度％、模態(tài)數(shù)目k、離散陣風(fēng)強(qiáng)度Uw、離散陣風(fēng)尺度Lw ；
[0007]2、飛機(jī)有限元模態(tài)分析:以上述飛機(jī)的有限元模型FEM、模態(tài)數(shù)目k為控制參數(shù)，采用Nastran軟件對飛機(jī)的有限元模型FEM進(jìn)行模態(tài)分析，得到飛機(jī)的模態(tài)矩陣Φ、每階模態(tài)的振動圓頻率、廣義質(zhì)量矩陣Mtw和廣義剛度矩陣Km，模態(tài)矩陣Φ包含飛機(jī)的剛體運(yùn)動模態(tài)和彈性振動模態(tài)；
[0008]3、飛機(jī)非定常氣動力系數(shù)矩陣計算:以上述模態(tài)矩陣Φ、飛機(jī)飛行高度H、飛機(jī)飛行速度V、平均氣動弦長C、離散陣風(fēng)強(qiáng)度Uw和離散陣風(fēng)尺度Lw為輸入變量進(jìn)行時域非定常氣動力系數(shù)矩陣計算，采用亞音速偶極子格網(wǎng)法進(jìn)行計算得到結(jié)構(gòu)振動引起的非定常氣動力系數(shù)矩陣Qa，采用陣風(fēng)混合建模方法進(jìn)行計算得到陣風(fēng)引起的激勵力系數(shù)矩陣Qw ；
[0009]4、飛機(jī)空投貨物動響應(yīng)計算:
[0010]4.1、重構(gòu)彈性飛機(jī)貨物空投動響應(yīng)微分矩陣方程:在步驟I的12個參數(shù)、步驟2的模態(tài)矩陣Φ、每階模態(tài)的振動圓頻率、廣義質(zhì)量矩陣Mm和廣義剛度矩陣Km和步驟3的結(jié)構(gòu)振動引起的非定常氣動力系數(shù)矩陣Qa及陣風(fēng)引起的激勵力系數(shù)矩陣Qw的基礎(chǔ)上，重構(gòu)彈性飛機(jī)貨物空投動響應(yīng)微分矩陣方程:
[0011]
【權(quán)利要求】
1.運(yùn)輸類飛機(jī)貨物空投時機(jī)翼結(jié)構(gòu)載荷的確定方法，其特征在于，確定機(jī)翼結(jié)構(gòu)載荷的步驟如下: 1.1、飛機(jī)空投貨物參數(shù)初始化:依據(jù)國軍標(biāo)GJB67.2A-2008中的空投陣風(fēng)準(zhǔn)則進(jìn)行飛機(jī)空投貨物參數(shù)初始化，需要初始化的空投貨物參數(shù)為:輸入飛機(jī)的有限元模型FEM、飛機(jī)的質(zhì)量ma、飛機(jī)飛行高度H、飛機(jī)飛行速度V、平均氣動弦長C、貨物的質(zhì)量mb、貨物在飛機(jī)貨艙內(nèi)的初始裝載位置xo、貨物的轉(zhuǎn)動慣量Iby、貨物在貨艙內(nèi)運(yùn)動的加速度％、模態(tài)數(shù)目k、離散陣風(fēng)強(qiáng)度Uw、離散陣風(fēng)尺度Lw ； 1.2、飛機(jī)有限元模態(tài)分析:以上述飛機(jī)的有限元模型FEM、模態(tài)數(shù)目k為控制參數(shù)，采用Nastran軟件對飛機(jī)的有限元模型FEM進(jìn)行模態(tài)分析，得到飛機(jī)的模態(tài)矩陣Φ、每階模態(tài)的振動圓頻率、廣義質(zhì)量矩陣Mm和廣義剛度矩陣Ktw，模態(tài)矩陣Φ包含飛機(jī)的剛體運(yùn)動模態(tài)和彈性振動模態(tài)； 1.3、飛機(jī)非定常氣動力系數(shù)矩陣計算:以上述模態(tài)矩陣Φ、飛機(jī)飛行高度H、飛機(jī)飛行速度V、平均氣動弦長C、離散陣風(fēng)強(qiáng)度Uw和離散陣風(fēng)尺度Lw為輸入變量進(jìn)行時域非定常氣動力系數(shù)矩陣計算，采用亞音速偶極子格網(wǎng)法進(jìn)行計算得到結(jié)構(gòu)振動引起的非定常氣動力系數(shù)矩陣Qa，采用陣風(fēng)混合建模方法進(jìn)行計算得到陣風(fēng)引起的激勵力系數(shù)矩陣Qw ； 1.4、飛機(jī)空投貨物動響應(yīng)計算: 1.4.1、重構(gòu)彈性飛機(jī)貨物空投動響應(yīng)微分矩陣方程:在步驟1.1的12個參數(shù)、步驟1.2的模態(tài)矩陣Φ、每階模態(tài)的振動圓頻率、廣義質(zhì)量矩陣Mtw和廣義剛度矩陣Km和步驟1.3的結(jié)構(gòu)振動引起的非定常氣動力系數(shù)矩陣Qa及陣風(fēng)引起的激勵力系數(shù)矩陣Qw的基礎(chǔ)上，重構(gòu)彈性飛機(jī)貨物空投動響應(yīng)微分矩陣方程:
【文檔編號】G06F17/50GK103577648SQ201310563397
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年11月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月13日
【發(fā)明者】荊志偉, 侯宗團(tuán) 申請人:中國航空工業(yè)集團(tuán)公司西安飛機(jī)設(shè)計研究所