[發明專利]一種大展弦比機翼重量的估算方法

有效

• 申請號: 202011610036.3
• 申請日: 2020-12-29
• 公開（公告）號: CN112660410B
• 公開（公告）日: 2022-11-01
• 發明（設計）人: 柴慧;趙占文;周銀華;王斌團;薛應舉
• 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;B64C3/00
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 白瑤君

本發明屬于飛機結構優化設計領域，涉及一種大展弦比機翼重量的估算方法。該方法包括：將需要估算重量的大展弦比目標機翼，等效為一端固支的等剖面“工”型懸臂梁，確定等剖面“工”型懸臂梁的長度和平均化高度；等剖面“工”型懸臂梁展向各剖面參數完全相同；將預設的參考機翼同樣等效為一端固支的參考等剖面“工”型懸臂梁；確定參考等剖面“工”型懸臂梁的長度和平均化高度；獲取大展弦比目標機翼的等效總彎矩載荷和參考機翼的等效總彎矩載荷；估計出大展弦比目標機翼的重量。

技術領域

本發明屬于飛機結構優化設計領域，涉及一種大展弦比機翼重量的估算方法。

背景技術

在飛機的方案設計階段，需要對飛機機翼進行氣動外形、結構布置、強度剛度的綜合優化設計，而機翼重量是用于多方案評價對比的極其重要的指標。通常采用有限元模型方法以及模型與真實結構間的折算系數，對不同方案的機翼重量進行預估。但是，機翼的設計參數眾多，需要對比的可能方案則更多，方案階段對所有的結構方案采用有限元法，雖然可以取得較高的估算精度，但是周期長、經濟性差，且無法給出機翼重量與敏感參數的連續變化規律。

發明內容

發明目的：對于大展弦比機翼，為了實現方案階段不同方案間的快速評價與對比，并給出機翼重量與敏感參數間的連續變化規律，提出了一種基于工程梁理論的機翼重量快速估算方法。可借助目標機翼與參考機翼間各幾何參數、載荷等的相對關系，采用簡單的估算公式來預估目標機翼的重量。

技術方案：

一種大展弦比機翼重量的估算方法，包括：

將需要估算重量的大展弦比目標機翼，等效為一端固支的等剖面“工”型懸臂梁，確定等剖面“工”型懸臂梁的長度和平均化高度；等剖面“工”型懸臂梁展向各剖面參數完全相同；

將預設的參考機翼同樣等效為一端固支的參考等剖面“工”型懸臂梁；確定參考等剖面“工”型懸臂梁的長度和平均化高度；

獲取大展弦比目標機翼的等效總彎矩載荷和參考機翼的等效總彎矩載荷；

根據等剖面“工”型懸臂梁的長度和平均化高度、參考等剖面“工”型懸臂梁的長度和平均化高度、大展弦比目標機翼的等效總彎矩載荷、參考機翼的等效總彎矩載荷、大展弦比目標機翼的材料密度和材料許用應力水平、參考機翼的材料密度和材料許用應力水平、參考機翼的重量，估算出大展弦比目標機翼的重量。

根據等剖面“工”型懸臂梁的長度和高度、參考等剖面“工”型懸臂梁的長度和高度、大展弦比目標機翼的等效總彎矩載荷、參考機翼的等效總彎矩載荷、大展弦比目標機翼的材料密度和材料許用應力水平、參考機翼的材料密度和材料許用應力水平、參考機翼的重量，估計出大展弦比目標機翼的重量，包括：

W＝αW_R，其中

W為待估算的大展弦比目標機翼的重量，W_R為參考機翼的重量，α為重量比例系數；M為大展弦比目標機翼的等效總彎矩載荷，M_R為參考機翼等效總彎矩載荷，α_M為等效總彎矩載荷比例系數；L為大展弦比目標機翼的長度，L_R為參考機翼的長度，α_L為長度比例系數；H為大展弦比目標機翼的平均化高度，H_R為參考機翼的平均化高度，α_H為平均化高度比例系數；ρ為大展弦比目標機翼材料密度，ρ_R為參考機翼材料密度，α_ρ為材料密度比例系數；σ為大展弦比目標機翼的材料許用應力水平，σ_R為參考機翼材料許用應力水平，α_σ為材料許用應力比例系數。

懸臂梁的長度為機翼各順氣流剖面50％弦長位置的連線長度。

機翼的平均化高度為懸臂梁上下緣條各自中心面之間的高度，即機翼的外形所圍成空間的體積與機翼在弦平面的投影面積之比。