[發(fā)明專利]運輸類飛機非對稱突風(fēng)動載荷計算方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011414245.0
• 申請日: 2020-12-04
• 公開（公告）號: CN112580146A
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 呂繼航;楊榮;羅琳胤
• 申請（專利權(quán)）人: 中航通飛華南飛機工業(yè)有限公司
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;G06F30/28;G06F119/14
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 王世磊

本發(fā)明屬于飛機結(jié)構(gòu)動力學(xué)響應(yīng)分析技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種運輸類飛機非對稱突風(fēng)動載荷計算方法及設(shè)備。本發(fā)明依據(jù)飛機的參數(shù)化突風(fēng)模型和顫振分析采用的結(jié)構(gòu)模型、氣動模型，分別生成垂直突風(fēng)、水平突風(fēng)的動態(tài)響應(yīng)分析模型；利用模態(tài)疊加法求解模型在突風(fēng)作用下的響應(yīng)特性，并基于本發(fā)明制定的模型節(jié)點和坐標定義方法快速獲取模型各部件的增量載荷；將垂直突風(fēng)、水平突風(fēng)產(chǎn)生的增量載荷疊加，并附加1g平飛載荷，快速計算模型各部件剪力、彎矩、扭矩的的非對稱限制載荷。采用本發(fā)明的計算方法及設(shè)備，可以在開展顫振分析的同時，快速求解運輸類飛機在非對稱突風(fēng)作用下的限制載荷，為運輸類飛機結(jié)構(gòu)強度設(shè)計提供依據(jù)，同時工作效率得到大大提高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于飛機結(jié)構(gòu)動力學(xué)響應(yīng)分析技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種運輸類飛機非對稱突風(fēng)動載荷計算方法。

背景技術(shù)

運輸類飛機設(shè)計時，必須考慮飛機遭遇大氣突風(fēng)時、機體產(chǎn)生的載荷問題，包括CAAC、FAA、EASA等均對運輸類飛機提出了按照動態(tài)突風(fēng)載荷進行設(shè)計的要求，主要包括：離散突風(fēng)，離散突風(fēng)一般分縱向、垂直和橫向三個分量；非對稱突風(fēng)，CCAR-25.427(c)規(guī)定，對平尾有大于±10°的上反角或平尾支承在垂尾上的尾翼布局，各翼面及其支承結(jié)構(gòu)必須按第25 341(a)條中規(guī)定的作用于與航跡成直角的任何方位的突風(fēng)，各翼面及其支承結(jié)構(gòu)必須按第25.341(a)條中規(guī)定的作用于與航跡成直角的任何方位的突風(fēng)速度進行設(shè)計；目前，適航審查時，要求也要考慮非對稱突風(fēng)的動態(tài)響應(yīng)問題。隨著飛行速度的增加、飛機尺寸的增大，結(jié)構(gòu)彈性變形會導(dǎo)致動態(tài)應(yīng)力的產(chǎn)生，飛機突風(fēng)載荷設(shè)計時，必須考慮機體不同部件的動響應(yīng)問題。突風(fēng)響應(yīng)就是研究彈性飛機各部件在突風(fēng)激勵下產(chǎn)生的位移、速度、加速度和彎、剪、扭載荷等響應(yīng)。

以往，主要關(guān)注飛機在垂直突風(fēng)、水平突風(fēng)作用下的載荷特性，對非對稱突風(fēng)關(guān)注不多。現(xiàn)有的飛機設(shè)計規(guī)范指出，對于高平尾的尾翼布局，各翼面及其支承結(jié)構(gòu)必須按作用于與航跡成直角的任何方位的突風(fēng)速度進行設(shè)計。

過去，主要采用經(jīng)驗方法計算剛體飛機遭遇非對稱突風(fēng)作用時的靜載荷，并進行機體結(jié)構(gòu)強度設(shè)計，不考慮非定常氣動特性和彈性體運動的影響，不符合實際情況，嚴重影響飛機的安全性和可靠性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是：提供一種能夠有效指導(dǎo)運輸類飛機突風(fēng)載荷設(shè)計的非對稱突風(fēng)動載荷計算方法，以及具備批量處理能力、并提高工作效率的設(shè)備。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：根據(jù)本發(fā)明的需求，提出一種運輸類飛機非對稱突風(fēng)動載荷計算方法，其特征在于，包括如下步驟：

根據(jù)大氣突風(fēng)特性分別進行垂直突風(fēng)、水平突風(fēng)的參數(shù)化建模，并直接取用顫振分析中的結(jié)構(gòu)模型、氣動模型生成突風(fēng)響應(yīng)分析模型；

根據(jù)不同設(shè)計工況組合自動生成批處理文件，同時批量求解各設(shè)計工況下突風(fēng)響應(yīng)分析模型中飛機各部件在垂直突風(fēng)、水平突風(fēng)激勵下的增量響應(yīng)，并存放于批處理文件夾；

快速識別提取飛機各部件的增量載荷，對垂向突風(fēng)下的增量載荷峰值和橫向突風(fēng)下的增量載荷峰值進行組合疊加，并附加1g平飛載荷，計算得到突風(fēng)響應(yīng)分析模型中飛機各部件的非對稱突風(fēng)限制動載荷。

在一個可能的實施例中，所述的運輸類飛機非對稱突風(fēng)動載荷計算方法具體包括如下步驟：

步驟1、根據(jù)大氣突風(fēng)特性進行垂直突風(fēng)、水平突風(fēng)的參數(shù)化建模；

步驟2、結(jié)合顫振分析采用的結(jié)構(gòu)模型、氣動模型，分別形成垂直突風(fēng)、水平突風(fēng)的突風(fēng)響應(yīng)分析模型；

步驟3、根據(jù)不同設(shè)計工況組合自動生成批處理文件，利用模態(tài)疊加法求解飛機各部件在突風(fēng)作用下的增量響應(yīng)，并存放于批處理文件夾；

步驟4、根據(jù)不同設(shè)計工況的特殊文件名稱以及飛機各部件的分區(qū)編號，快速識別并提取模型飛機各部件的增量載荷峰值；