颤振约束对支撑翼布局机翼结构质量的影响

支撑翼布局飞机的机翼展弦比较大,在机翼结构质量估算中应考虑颤振约束的影响。以单通道支撑翼布局客机为研究对象,基于结构有限元模型,应用结构优化方法,对比分析了不考虑颤振约束和考虑颤振约束对支撑翼布局机翼结构质量的影响。分析结果表明,考虑颤振约束后,主机翼的蒙皮厚度明显增加,整个机翼的质量增加了12.5%,颤振约束是影响支撑翼布局机翼质量的重要因素。

基于结构优化的支撑翼布局机翼质量特性分析

支撑翼布局飞行器因其特有的桁架支撑结构,有效解决了大展弦比飞行器结构质量过大的难题。以波音公司提出的支撑翼布局飞行器为研究对象,应用结构有限元分析与优化方法,对比分析了桁架结构连接形式、颤振约束对支撑翼结构布局的影响。分析结果表明,桁架以固接形式连接可比铰接形式质量轻39.7%;在固接形式下,考虑颤振约束后机翼质量增加了11.9%。由此表明结构形式确定后,颤振约束是决定机翼质量的重要因素,在此基础上构建了面向支撑翼布局的质量代理模型,可用于在概念设计阶段快速评估机翼质量。

支撑翼布局客机总体参数对结构重量的影响

针对支撑翼布局客机在总体设计阶段对结构重量分析评估的需求,建立结构重量与支撑翼总体参数之间的定量描述关系。利用有限元分析求解工程梁模型的方法建立考虑静强度和颤振约束的支撑翼结构分析模型,采用全速势方程加边界层修正的方法建立气动载荷计算模型,在此基础上建立支撑翼总体参数与主承力结构尺寸的优化流程,实现支撑翼结构概念设计优化及重量分析。以支撑翼客机为对象的算例研究表明,应用这一优化流程能够分析总体参数对结构重量的影响规律,并实现定量描述,可以为支撑翼布局客机概念方案设计提供技术支持和数据参考。