[發明專利]一種飛機機身門框區截面扭轉剛度的計算方法

在審

• 申請號: 202011599230.6
• 申請日: 2020-12-29
• 公開（公告）號: CN112623255A
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發明（設計）人: 尹凱軍;蘇雁飛;聶榮華
• 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: B64F5/00
• 分類號: B64F5/00;B64C1/14
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 白瑤君

本發明涉及飛機結構建模技術領域，涉及一種飛機機身門框區截面扭轉剛度的計算方法。該方法包括：獲取已知的飛機機身和門框的設計參數；選取飛機機身門框中間位置所在的機身截面為計算對象，計算其扭轉剛度；以機身截面中長桁面積均勻分布到蒙皮上為指導思想，計算長桁折算到蒙皮的折算厚度；根據飛機機身和門框的設計參數，計算該機身截面上各點的扇性面積、扇性線靜矩及橫坐標；根據機身截面扇性線靜矩、各點的扇性面積計算該機身截面軸慣性矩及機身截面彎心位置；沿上述機身截面的彎心位置做一條平行于坐標縱軸的直線，該直線為截面的彎心軸；計算上述機身截面相對于截面彎心軸的扇性慣性矩，該慣性矩即為該機身截面的扭轉剛度。

技術領域

本發明涉及航空結構強度分析技術領域，具體涉及一種飛機機身門框區截面扭轉剛度的計算方法。

背景技術

在民用飛機總體設計及功能要求中，一般需要在機身布置較多的艙門(包括后貨艙門、左服務門及右服務門)，因此在機身形成較多開口區域。在飛機機體結構的開口種類中，按照開口尺寸的大小分類，可以分為大開口、中開口和小開口。小開口不影響載荷的傳力路線，如梁腹板和肋腹板上的檢查孔，蒙皮上小的觀察孔等；中開口破壞了載荷的局部傳力路線，切斷了少量的長桁，但在總體上對傳力路線沒有大的影響，如民用客機的窗戶等；大開口完全破壞了總體載荷的傳力路線，一般涉及的區域較大，如民用客機的艙門開口等。

由于機身門框區大開口導致機身結構以及傳力發生很大變化，包括：1.結構的剛度發生急劇變化，導致變形不連續；2.破壞了機身結構的連續性以及原有結構的傳力路線，載荷的傳遞發生變化；3.必須增加開口附近結構的強度以承受原開口處壁板所承受的載荷以及載荷的重新分布而引起的附加載荷。因此需要對飛機門框區進行加強，通過計算截面扭轉剛度，可以明確扭轉剛度的影響因素，可根據機身剛度要求合理選擇加強方案，為后續的強度設計指明方向。

現階段對于機身開口截面剛度沒有明確的計算方法，僅對機身未開口截面剛度有成熟的計算方法，該方法采用有限元結合數值計算方法，由于未開口區是一個完整的結構，沒有其它結構加強件，因此該方法僅考慮機身蒙皮及長桁。在飛機研制中，為了增加開口區的剛度，在開口區周圍布置加強結構，未開口的計算方法無法考慮加強結構的影響。

發明內容

本發明的目的是：本發明提出了一種飛機機身門框區截面扭轉剛度的計算方法，以解決目前方法無法直接得到門框區截面扭轉剛度的技術問題。

為解決此技術問題，本發明的技術方案是：

一種飛機機身門框區截面扭轉剛度的計算方法，包括：

獲取已知的飛機機身和門框的設計參數，該參數包括機身蒙皮厚度、機身半徑、機身長桁的橫截面面積、機身長桁間距和門檻梁的面積；

選取飛機機身門框中間位置所在的機身截面為計算對象，計算其扭轉剛度，該機身截面含有蒙皮、長桁、門框上門檻梁和門框下門檻梁以及門框開口截面；

以機身截面中長桁面積均勻分布到蒙皮上為指導思想，計算長桁折算到蒙皮的折算厚度；

根據飛機機身和門框的設計參數，計算該機身截面上各點的扇性面積、扇性線靜矩及橫坐標；

根據機身截面扇性線靜矩、各點的扇性面積計算該機身截面軸慣性矩及機身截面彎心位置；

沿上述機身截面的彎心位置做一條平行于坐標縱軸的直線，該直線為截面的彎心軸；

計算上述機身截面相對于截面彎心軸的扇性慣性矩，該慣性矩即為該機身截面的扭轉剛度。

進一步的，根據飛機機身和門框的設計參數，計算該機身截面上各點的扇性面積、扇性線靜矩及橫坐標之前，所述方法還包括：

以機身截面的圓形中心為原點建立坐標系，以垂直于機身航向的縱向方向為縱軸，以垂直于機身航向的水平方向為橫軸。