[發明專利]一種基于離散化載荷模型的飛機載荷計算方法

在審

• 申請號: 201811342619.5
• 申請日: 2018-11-12
• 公開（公告）號: CN109918694A
• 公開（公告）日: 2019-06-21
• 發明（設計）人: 周立勝;溫慶
• 申請（專利權）人: 中航通飛研究院有限公司
• 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: 張毓靈

本發明屬于飛機載荷計算技術領域，涉及一種基于離散化載荷模型的飛機載荷計算方法。本發明先通過對飛機結構離散化形成飛機離散化載荷模型；建立基于載荷模型的氣動與質量數據庫；進行載荷計算；篩選嚴重受載情況；轉換有限元節點載荷供結構強度設計分析。本發明基于離散化載荷模型的飛機載荷計算方法獲得協調一致的載荷結果，減少計算誤差，便于嚴重受載情況的篩選與有限元節點載荷的轉換，且實施方便，適用性廣。

技術領域

本發明屬于飛機載荷計算領域，涉及一種基于離散化載荷模型的飛機載荷計算方法。

背景技術

飛機從滑跑、起飛、爬升、巡航，直至下滑、著陸或著水，無時不在承受著載荷。飛機設計人員必須對這些受載情況進行計算，找出飛機各個部件最大受載發生情況及其載荷大小與分布，并以此作為飛機結構強度的設計分析依據。一般飛機載荷計算，多采用通過對飛機適用設計規范的要求進行數學建模，以氣動力和重量數據作為輸入求解出飛機總載荷情況，并以氣動壓力分布和質量分布數據庫對總載荷情況進行飛機部件分布載荷求解，得到部件凈載荷，篩選出飛機各部件嚴重受載情況，轉換為供結構強度設計分析的有限元節點載荷。在上述方法中，由于氣動力數據與氣動壓力分布數據通常是通過不同的試驗或理論計算方法得到，二者存在不協調的問題，且氣動壓力分布數據對應的節點與質量分布數據對應的節點常不一致，綜合起來會導致載荷計算結果誤差，出現全機內力不平衡現象。

發明內容

本發明的目的是提出一種基于離散化載荷模型的飛機載荷計算方法，能夠獲得協調的飛機載荷結果，為飛機結構強度設計分析提供依據。

本發明的技術方案是：

一種基于離散化載荷模型的飛機載荷計算方法，其對飛機結構進行離散化，建立離散化載荷模型，并建立飛機載荷計算輸入數據與載荷模型間的映射關系，形成飛機載荷計算數據庫，基于載荷計算數據庫進行飛機載荷計算，并將載荷計算結果轉換為飛機強度有限元模型節點載荷。

所述的基于離散化載荷模型的飛機載荷計算方法，其步驟如下：

(1)依據飛機幾何外形和結構布置特點，對飛機結構進行離散化，建立離散節點集合，形成用于描述飛機及其部件的載荷模型；

(2)將飛機氣動分布數據與質量分布數據通過靜力等效的原則映射到載荷模型節點上，建立飛機載荷計算數據庫；

(3)依據飛機適用的設計規范要求的受載情況，基于載荷模型及飛機載荷計算數據庫進行飛機載荷計算，獲取飛機載荷結果；

(4)對飛機載荷結果進行篩選，得到飛機各部件的嚴重受載情況及其結果；

(5)將嚴重受載情況的載荷結果通過靜力等效的原則從載荷模型上轉換為強度有限元模型節點載荷，為飛機結構強度設計與分析提供依據。

飛機結構離散化時，根據飛機及部件結構特點，對飛機結構進行離散化分解，形成飛機離散節點集合作為載荷模型。

飛機載荷計算數據庫包括飛機載荷計算氣動數據庫和飛機載荷計算質量數據庫。

飛機載荷計算氣動數據庫是根據靜力等效原則，通過樣條曲面插值，將飛機不同狀態下的氣動分布數據，轉換為載荷模型離散節點上的氣動力數據而獲得。

飛機載荷計算質量數據庫根據靜力等效原則，對飛機不同重量和裝載狀態下的質量分布進行計算，并轉換為載荷模型離散節點上的質量力數據而獲得。

載荷模型離散節點數范圍是500～2000個。

本發明的有益效果：本發明基于離散化載荷模型的飛機載荷計算方法，通過形成與飛機外形幾何相似的能描述飛機及其部件的離散化載荷模型，建立基于同一模型節點的氣動分布數據與質量分布數據的載荷計算數據庫，進行飛機載荷計算，能獲得協調一致的載荷結果，減少計算誤差，保證全機內力平衡，并便于嚴重受載情況的篩選與有限元節點力的轉換，且實施方便，適應性廣。