[發明專利]一種尾部結構的強度設計方法

在審

• 申請號: 202011021481.6
• 申請日: 2020-09-25
• 公開（公告）號: CN112173159A
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發明（設計）人: 楊嬋;查丁平;呂樂豐;王瑩;田中強;徐程程;簡成文
• 申請（專利權）人: 中國直升機設計研究所
• 主分類號: B64F5/00
• 分類號: B64F5/00
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 王世磊

本發明屬于直升機機身結構強度設計領域，公開了一種尾部結構的強度設計方法，高置平尾非對稱載荷與垂尾氣動載荷分布存在多種組合狀態。尾部結構包含尾梁和垂尾，在垂尾和尾梁的強度設計時，與傳統的設計思路不同的是考慮平尾非對稱載荷產生的力矩對垂尾及尾梁強度的影響，排除由于平尾非對稱載荷影響導致尾梁及垂尾在飛行過程中存在的安全隱患。

技術領域

本發明屬于直升機機身結構強度設計領域，具體涉及一種尾部結構的強度設計方法。

背景技術

直升機尾部結構強度設計首先是確定尾部的受載情況。通常，尾梁和垂尾主要考慮氣動載荷、慣性載荷及尾槳載荷和/或尾推載荷等的影響，平尾則考慮自身氣動載荷和慣性載荷的影響。

因平尾氣動載荷有對稱和非對稱的兩種分布情況，傳統的設計思路是，在進行平尾及其連接強度計算時，兩種分布均需考慮；但在垂尾和尾梁的強度計算時，通常認為平尾非對稱載荷產生的彎矩對垂尾及尾梁強度的影響可忽略，平尾載荷僅考慮對稱分布。對于低置平尾的尾部結構，上述方法是適用的；但對于高置平尾的尾部結構，如果仍按傳統思路和方法，不考慮平尾非對稱載荷對尾梁和垂尾強度的影響，將會使得尾梁及垂尾在飛行過程中存在安全隱患。

發明內容

本發明提出一種尾部結構的強度設計方法，用于高置平尾支撐在垂尾上的尾部結構的強度設計。

為達到上述目的，本發明采用如下技術方案予以實現。

一種尾部結構的強度設計方法，所述尾部結構為高置平尾支撐在垂尾上的尾部結構，所述方法包括：

S1，確定尾部結構受載超過預設載荷門限的多個飛行工況；

S2，在每個飛行工況下，確定平尾的氣動載荷大小、垂尾的氣動載荷大小和方向、尾槳載荷和\或尾推載荷大小和方向、尾部結構的慣性載荷大小和方向；

S3，根據垂尾的氣動載荷方向，得到平尾非對稱載荷方向與垂尾氣動載荷方向的多種方向組合狀態；

S4，將平尾非對稱載荷方向與垂尾氣動載荷方向的每種方向組合狀態分別加載到所述尾部結構的強度分析有限元模型的對應加載點上，從而根據所述尾部結構的強度分析有限元模型對所述尾部結構進行強度分析。

(1)所述方法還包括：

建立尾部結構的強度分析有限元模型，所述尾部結構包含：尾梁、垂尾、平尾及過渡段結構。

(2)S1具體為：

確定需要考慮平尾非對稱載荷的飛行狀態；

在每種飛行狀態下根據尾部結構的載荷六力素，確定尾部結構受載超過預設載荷門限的多個飛行工況。

(3)確定需要考慮平尾非對稱載荷的飛行狀態，所述飛行狀態包括：偏航和滾轉。

(4)確定尾部結構受載超過預設載荷門限的多個飛行工況，多個飛行工況包括最大設計重量前限左偏航、最大設計重量后限左偏航、小重量前限左滾轉。

(5)定義飛機航向為X軸正向，飛機逆航向的右側為Y軸正向，根據右手定則確定垂直XOY平面向上為Z軸正向；根據XOZ平面將平尾分為左右兩側；

S3具體為：當垂尾的氣動載荷方向為Y軸負向時，得到平尾非對稱載荷方向與垂尾氣動載荷方向的多種方向組合狀態；

所述多種方向組合狀態包含：垂尾氣動載荷方向為Y軸負向，平尾氣動載荷方向為平尾右側100％載荷向下、平尾右側100％載荷向上、平尾左側100％載荷向下、平尾左側100％載荷向上、平尾左側50％載荷向上和平尾右側50％載荷向下、平尾左側50％載荷向下和平尾右側50％載荷向上。