大型固定翼民用飞机系留载荷非线性计算分析

采用有限元法,充分考虑了固定翼民用飞机机体结构刚度分布对超静定问题求解的影响、起落架缓冲支柱"行程-载荷"之间的非线性关系、系留绳索单向承力特性以及起落架与地面之间的接触非线性,建立了大型固定翼民用飞机系留载荷计算模型并给出了相应计算流程;计算分析了风载作用方向、飞机重量、起落架机轮与地面摩擦系数、系留绳索刚度对飞机系留载荷的影响规律。分析发现:风载方向与航向平行(不平行)时,系留载荷较小(较大);由摩擦系数和飞机重量变化所引起最大系留载荷的差异分别为9%和35%,摩擦系数对最大系留载荷存在一定影响,而飞机重量对其影响显著;飞机重量越小,则最大系留载荷越大,在计算系留载荷时需要考虑可能的最小飞机重量;系留绳索刚度越大,则系留载荷越大,但飞机最大位移越小,在选取系留绳索材料时应同时考虑系留载荷和系留作用下飞机最大位移。

基于非线性静力学模型的飞机系留载荷计算方法研究

由于飞机在强风下系留时,机体承受各方向的载荷较大,因此需对系留结构及系留索是否具有足够的承载能力进行分析,而其中系留载荷的计算就显得异常重要。采用MSC.Nastran软件,针对飞机在系留情况下,系留索的单向承载性及起落架与地面的非线性接触特性,通过应用非线性间隙单元,建立了非线性静力仿真模型,并计算了飞机在系留状况下,各系留索承受的张力及各系留点所受的载荷,计算中同时考虑了起落架缓冲支柱空气弹簧力对于系留载荷的影响,从而为飞机系留载荷提供了一种新的有限元计算方法。

气候环境实验室中飞机系留载荷的计算模拟

飞机进行气候环境实验时,需要考核恶劣气候条件对飞机的影响,而系留是保证飞机顺利完成气候实验的前提。在MSC/Patran平台建立了全参数有限元分析模型,对不同机型的系留进行数值仿真,仿真过程考虑了风载升力、阻力、侧力、俯仰力矩、偏航力矩和滚转力矩。仿真结果表明:采用十二系留组方案能够达到在恶劣环境中系留飞机的目的,为飞机的气候环境实验提供技术支持。

基于参变量变分原理的直升机系留载荷高性能计算方法

为了保证直升机在舰船上的安全性,必须使用系留设备将直升机系留在舰船上。直升机的系留问题可简化为由机身刚体、索具和起落架组成的杆件系统,索具只承受拉力而不承受压力,起落架只承受压力而不承受拉力。因此,直升机系留问题为典型的强非线性问题,需要发展有效的求解算法。在考虑大变形的情况下,基于参变量变分原理建立了求解直升机系留载荷的高性能计算方法。该方法利用参变量变分原理能够准确判断索具和起落架的拉压状态,并将材料非线性静力问题转换为线性静力互补问题求解,极大地提高了结果的收敛性。数值算例中,通过与有限元通用软件NASTRAN和ABAQUS计算结果比较,证实了该方法的精确性、收敛性及高效性。

飞机系留载荷计算方法探讨

对飞机系留载荷计算方法进行了研究,提出了通过建立全机有限元模型计算系留载荷的新方法,并根据某型号飞机的系留方案,在msc/patran软件中建立了供系留载荷计算的全机有限元模型;在建立系留载荷计算模型时,分别用两种不同元素的单元对系留钢索进行了模拟,并对两种有限元计算结果进行了对比分析。结果表明,在msc/patran软件中用接触元Gap元来模拟系留钢索,不仅能得到更接近真实值的钢索内力值,而且还能节省计算时间,为减轻飞机的结构重量和改进系留设备的受力情况提供了更可靠的计算依据。

基于有限元方法的舰载直升机系留载荷分析研究

舰载直升机的舰上系留载荷大小受不同参数的影响,且对不同参数的敏感性不同。本文应用有限元方法,建立系留载荷计算模型,开展系留载荷多参数影响分析,通过比较不同系留索夹角、系留点航向位置、系留点周向位置对系留载荷的影响,并对系留点周向位置进行优化,得出了系留载荷最小的系留点周向系留位置。

基于数值风洞技术的民用飞机系留气动载荷计算研究

基于数值风洞技术,针对在低速风洞进行的民用运输飞机的地面系留载荷风洞试验进行了模拟研究。使用CFD软件建立了风洞试验段和飞机风洞模型的数值模型。根据风洞试验条件设置数值计算条件,计算了侧滑角在0°^-180°范围内的飞机模型气动力。由于数值模型包括了洞壁、地板,计算结果和试验结果吻合良好。结果分析表明:当-120°≤β≤-90°时,前起落架系留装置将承受较大的载荷,该载荷主要源于大偏航角时平尾部件产生的抬头力矩引起的纵向载荷,以及偏航力矩引起的横向载荷;Cl比Cm小两个数量级,对系留载荷的影响不占主导地位;将平尾、升降舵或方向舵预偏可降低系留载荷。为民用飞机低速风洞试验数值建模提供了参考。

一种飞机系留载荷参数化模型的实现方法

飞机在模拟强风环境试验时,必须对飞机进行系留,因此需对系留结构及系留索是否具有足够的承载能力进行分析。以MSC/Patran为平台,开发参数化模型,采用MSC/Nastran软件,针对飞机在系留情况下系留索的单向承载性及起落架与地面的非线性接触特性,通过应用非线性间隙单元,建立了非线性静力仿真模型,并计算了飞机在系留状况下,各系留索承受张力及各系留点所受载荷,从而为飞机环境气候试验提供技术支持。

舰载直升机舰上停放范围计算方法与研究

舰载直升机在舰上系留时,实际系留位置与理论系留位置存在偏差,可能导致直升机结构和系留装置的受力超过其承载能力。本文利用有限元方法建立了舰载直升机舰上系留载荷计算模型,分析了不同停放偏差下系留载荷,并给出了直升机停放范围的计算方法。