[發明專利]一種飛機輔助動力裝置安裝拉桿布局方法

有效

• 申請號: 201210188904.2
• 申請日: 2012-06-08
• 公開（公告）號: CN102750408A
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發明（設計）人: 屈展;何曉靜;奚振;呂奇峰
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司西安飛機設計研究所
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 杜永保

技術領域

本發明屬于飛機機載設備安裝技術，涉及一種輔助動力裝置安裝結構布局優化的方法。

背景技術

發動機安裝系統的設計主要難點之一是安裝系統的布局和結構優化。目前，發動機安裝系統的設計基本沒有開展部件（或桿系）構型及空間布局的優化，使得設計出來的系統部件重量大，體積占位大。隨著設計技術進步，國內外飛機結構設計中普遍都采用優化設計方法，不但降低了安裝系統的設計難度及風險，而且保證安裝系統設計指標最優，使得系統部件輕巧，降低了研究成本。而目前國內外在APU安裝時一般只考慮拉桿的布局方便性，而沒有進行基于力學性能的布局優化。

發明內容

本發明的目的是：一種可以有效提高安裝效率和安裝質量的飛機輔助動力裝置安裝拉桿布局方法

本發明的技術方案是：一種飛機輔助動力裝置安裝拉桿布局方法，其包括如下具體步驟：

步驟一、數據準備

確定飛機輔助動力裝置安裝系統的安裝位置，結構特點以及自身性能參數，并作為初始條件和邊界條件；

步驟二：確定優化自變量和約束條件

以飛機輔助動力裝置各拉桿與飛機結構交點的全機坐標系坐標作為自變量；

受飛機結構位置所限，以各桿和飛機結構交點的空間坐標變化范圍作為自變量約束條件；

步驟三：確定優化目標

采用所有拉桿的軸向最大應力最小作為優化目標；

步驟四：優化過程

步驟1：受拉桿和受壓桿的折合應力處理

根據受拉桿和受壓桿承載特性的不同，引入折合應力來對比桿的應力水平，其中，對于拉應力，折合應力即等于桿的應力；對于壓應力，則折合應力為：其中，σ由折合應力關系圖查出，σ_b為屈服應力，σ_cr為臨界應力，σ_cv為折合應力；

步驟2:根據自變量及交點坐標初值算出給布局下的各拉桿軸向應力，找出最大軸向應力值；

步驟3：在交點坐標初值基礎上，按一定步長計算該布局下的各拉桿軸向應力，并找出最大軸向應力值，將該最大軸向應力值與步驟2中的最大軸向應力值進行比較，取較小值；

步驟4：通過增加步長，遍歷所有位置坐標組合，循環步驟3，通過比較各布局下的最大軸向應力值，獲取最小值作為最終的優化目標，最大軸向應力值最小的布局為最終優化后的布局；

步驟四：根據優化結果，完成APU安裝系統拉桿、接頭等結構件的具體設計。

優化過程中，還包括對減震器的處理方法，在安裝系統的優化時，只考慮減震器的彈性項，并采用線性彈簧單元來模擬減震器的彈性功能。

本發明的技術效果是：本發明建立了一套適用于飛機輔助動力裝置安裝系統優化布局方法，規范了布局優化的流程，包括安裝架載荷的計算、受力結果的評價、布局優化過程，并根據安裝架的特點，以及迭代處理，最終得到能夠獲得最小的結構重量和最優的受力形式的安裝結構，減輕了結構重量，減少了振動的傳遞，提高了安裝效率和安裝質量，滿足了飛機輔助動力裝置安裝系統布局優化需求。

附圖說明

圖1是本發明飛機輔助動力裝置安裝拉桿布局方法的流程圖。

具體實施方式

下面通過具體實施例并結合附圖對本發明作進一步的說明：

本發明飛機輔助動力裝置安裝拉桿布局方法利用工程設計軟件進行結構的參數化建模，在優化流程控制程序的調用下，實現參數化實體結構到有限元分析軟件的數據傳遞；在有限元軟件中對實體進行網格劃分并對安裝系統進行材料、約束、載荷等條件的施加，計算桿系的結構受力或變形，由優化流程根據系統重量、工藝性好等優化目標，確定安裝系統的最優結構。

現在以某型飛機輔助動力裝置（APU）安裝系統為例對本發明飛機輔助動力裝置安裝拉桿布局方法加以說明。本實施例中，該APU安裝系統由7根安裝拉桿、3個減振器、固定件及APU的三個安裝節組成，其中，APU七根安裝拉桿與減震器中心相連的一端為固定端，與飛機結構相連的一端為活動端。

下面請參閱圖1，其給出本發明飛機輔助動力裝置安裝拉桿布局方法的詳細過程，具體步驟如下：

步驟一、數據準備

根據飛機APU安裝系統的設計要求，以及APU系統在飛機上的布局和本體的結構外形，確定APU安裝系統的設計要求，如安裝位置，結構特點以及自身性能參數（如拉桿尺寸、應力）等作為初始條件和邊界條件；

步驟二：確定優化自變量和約束條件