民用飞机货舱门/开口设计方案研究

在民用飞机机身结构设计中,舱门/门框结构设计是飞机设计的难点之一。舱门/门框可以根据其功能、大小、受力形式的不同分为不同的类型,在其结构设计时,需考虑舱门自身特点,优化其受力形式,在满足其功能的前提下,节省结构重量。本文通过对比现在两大航空公司的典型的货舱门设计,结合飞机设计实际经验以及相关资料,阐述不同类型舱门的设计理念和力学原理,为航空器结构设计师们拓宽思路。

民用飞机机身壁板桁条端头设计方案研究

在民用飞机机身结构设计中,长桁端部连接设计是飞机设计的难点之一。在机身壁板强度分析时,长桁接头主要以静强度为判定标准,而在受拉区域则需考虑其疲劳性能,而长桁和框连接钉的载荷是决定其疲劳性能的关键参数之一。本文通过对长桁端头连接的简化,利用MSC.PATRAN/NASTRAN中的紧固件模块进行模拟和分析,给出了长桁端部连接优化的斜削方案,供设计者参考。

民用飞机机身截面设计方案研究

在民用飞机机身初步设计和总体定义中,机身截面结构设计是飞机设计的难点之一。根据机身的受力形式、客/货舱布局的不同,机身截面分为多种不同的类型。在设计时,设计人员需结合机身的受力形式,在满足机身客/货舱布局的要求情况下,选择机身截面形式,获取较高的结构效率。本文通过对比两种目前航空界流行的机身截面设计,结合飞机设计实际经验以及相关资料,阐述不同类型机身截面的设计理念,供民用飞机设计人员参考。

返力连杆作动器在某型民机颤振设计中的应用研究

某型民机方向舵采用返力连杆作动器,这在国内飞机设计中属首次应用。在颤振设计中,研究了其刚度特性、及对垂尾固有特性和颤振特性的影响。研究结果表明,返力连杆作动器部件之间满足刚度串联关系,通过合理的设计,保证作动器有足够的刚度,则垂尾能够在结构减重的情况下,满足运输类飞机适航标准气动弹性稳定性条款(CCAR25.629)和咨询通报AC25.629-1A规定的颤振包线要求。

民机全尺寸结构疲劳试验支持夹具设计研究

民机的结构设计必须按照耐久性/损伤容限要求进行,因其分析方法不像静强度那样成熟,适航当局在进行符合性审查时,特别注重全尺寸结构的疲劳和损伤容限试验。在部件试验中,因各部件试验可同时独立进行、载荷谱全面、加载点少及进度快,因此广泛用于民机研制过程中。部件疲劳试验的支持夹具提供与原结构相当的支持刚度。文章通过对某飞机襟翼子翼疲劳试验支持夹具的设计与分析,验证试验支持段可提供真实支持。研究表明,随着试验件与真实支持连接的静不定阶数增大,过渡段的设计趋于复杂。当支持夹具的设计过于复杂时,为保证结果准确有效,建议采用与试验件相连接的真实结构作为支持段。

民用飞机地面转弯时重心侧向过载系数的分析与研究

对民用飞机地面疲劳载荷进行计算分析,对于结构减重和保证飞行安全具有至关重要的作用。根据民用飞机地面转弯时的受载情况,重点分析地面转弯速度与转弯半径的变化关系,并基于现有的地面转弯侧向载荷谱,确定民用飞机地面转弯时的重心侧向过载系数的取值范围。通过对比国外机型的实测数据,给出进行疲劳当量分析时,地面转弯时的侧向过载系数的建议值。

飞机结构修理中去除蒙皮边缘损伤的研究

在飞机结构修理去除蒙皮边缘疲劳裂纹时,去除深度和半径对蒙皮的疲劳品质有很大的影响。研究了不同的去除深度和半径对蒙皮疲劳品质的影响,得到满足允许损伤标准的疲劳裂纹去除方法。

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。

飞机结构有限元模型板元与体元连接建模方法研究

飞机结构中确定连接紧固件传递载荷是强度校核的关键。文章基于MSC.NASTRAN对模拟紧固件连接的组合单元方法及其在板体单元混用模型中的应用进行研究,通过算例分析表明,组合单元法适用于板体单元混用模型,计算结果准确可靠。经算例比较,组合单元法所得螺栓剪力与工程方法计算结果较好吻合,可直接计算螺栓拉伸内力。

民用飞机机翼壁板长桁斜削端头改进设计

长桁斜削端头是民用飞机壁板设计中必不可少的结构细节,也是影响壁板静强度、疲劳强度性能的关键细节特征。文章研究了长桁斜削端头设计,综合分析了结构的几何特性,结构受力及紧固件受力特点,提出了对此结构的改进设计方案。通过有限元分析得到此改进方案完善了长桁斜削端头结构的受力,提高了结构性能,最后此结构在机翼壁板设计中的到了成功应用。

某型飞机机身壁板鼓胀效应研究

本文介绍了国外机身壁板鼓胀效应研究的理论背景,在国内首次提出了一种新的基于有限元计算的机身壁板鼓胀效应研究方法。通过ANSYS建立有限元模型,模拟了某型飞机机身壁板框间裂纹,框下裂纹(框完好)和框下裂纹(框断开)3种情况下的鼓胀效应。通过对ANSYS软件进行二次开发,计算了这三种情况不同裂纹长度组合下的应力强度因子,并与平板理论解进行了对比分析。

民用飞机翼面结冰颤振特性研究

翼面结冰是运输类飞机适航标准气动弹性稳定性要求条款(CCAR25.629)规定的必须考虑的失效、故障与不利条件之一,必须通过风洞试验和理论分析相结合的方法来表明飞机对该适航条款的符合性。针对某型民用飞机,进行了模拟翼面不同结冰状态的颤振模型风洞试验,采用希利普法外推得到颤振速度;同时对不同结冰状态进行了理论分析。试验与分析结果表明,该型飞机翼面结冰状态下颤振形式为机翼弯扭耦合;翼面结冰对该型飞机颤振速度无不利影响;该型飞机翼面结冰状态满足颤振包线要求。

飞机连接器尾附件屏蔽接地设计介绍

飞机电缆布线中的屏蔽接地设计是影响飞机系统电磁兼容性的一个重要因素。除特殊区域外,电缆屏蔽接地优先选择连接器尾附件接地形式。主要介绍了飞机布线设计中用于屏蔽接地设计的连接器尾附件系列种类的对比和选择,希望对飞机布线系统设计有所帮助。

民用飞机复合材料主结构适航符合性研究

介绍了民用飞机复合材料主结构适航取证方法。该取证方法是基于试样和组合件试验支持的分析方法,符合FAA和EASA发布的指导条例。根据FAA新近发布的资讯通报AC20-107B,给出了复合材料主结构静强度、疲劳和损伤容限符合性方法需遵循的原则。最后给出了全尺寸复合材料部件静强度、疲劳和损伤容限试验流程。研究的复合材料主结构取证方法符合适航当局颁布的适航规章和咨询通报要求。

超临界机翼跨音速颤振风洞试验研究

某先进民用支线飞机采用超临界机翼设计,跨音速颤振特性是超临界机翼的重要关键技术之一。颤振模型风洞试验是民机研制阶段最有效的跨音速颤振特性适航验证试验。设计了某民机超临界机翼跨音速风洞颤振试验模型并进行颤振风洞试验,根据试验结果并结合亚音速颤振分析和压缩性数值分析,得到了超临界机翼的跨音速颤振压缩性修正曲线。研究表明,超临界机翼跨音速颤振速度最大压缩性修正系数较小,风洞试验结果与理论分析吻合较好,试验结果可以用于飞机的适航取证。

冰雹冲击复合材料层合板仿真研究

针对飞机空中受冰雹撞击会造成复合材料结构分层或损伤问题,用有限元软件ANSYS/LS-DYNA对复合材料的抗冰雹冲击行为进行分析。采用光滑质点流体动力学方法(Smooth Particle Hydrodynamic,SPH)模拟冰雹冲击刚性平板的高度非线性力学行为。通过对比模拟结果与实验数据知两者吻合较好,验证冰雹模型的准确性。将该模型引入冰雹冲击复合材料结构模型,采用粘聚区模型(Cohesive Zone Model,CZM)预测复合材料结构的分层损伤,获得合理计算结果;并分析冰雹撞击层合板损伤情况及不同参数对层合板损伤影响。

基于三维应变渐进损伤准则的复合材料层合板大开孔压缩损伤研究

针对复合材料层合板大开孔压缩,将二维应变渐进损伤准则修正为三维应变渐进准则,使其能够模拟层合板的分层损伤,建立了复合材料层合板大开孔压缩损伤分析模型。利用UMAT子程序将基于三维应变渐进损伤准则引入到分析模型中预测纤维、基体及分层等失效演化过程;并对大开孔复合材料层合板进行试验研究。试验结果表明所建立的基于三维应变渐进损伤准则的层合板大开孔分析模型能很好地模拟大开口复合材料层合板压缩过程中的损伤起始、损伤扩展及破坏模式;并最终预测复合材料层合板大开孔的破坏强度。

对紧固件连接结构中紧固件柔度系数的研究

在民用工程结构中普遍采用紧固件进行结构连接,紧固件的柔度系数是分析紧固件连接细节部位的疲劳强度的重要参数。通常确定紧固件柔度系数的方法大多基于试验,人力物力耗费巨大。希望通过理论方法对紧固件柔度系数进行研究,获得新的计算紧固件柔度系数的方法,以达到节省物力和时间的目的。经运用材料力学和弹性理论知识,推导出了计算紧固件柔度系数的公式。将此方法与各知名公司及NACA报告NACA_TN_1051等方法比较后,不但计算结果与它们符合的较好,而且对影响因素的考虑更加全面,因此提供的紧固件柔度系数计算方法具有一定的使用价值。

复合材料超临界机翼跨音速颤振实验与数值计算研究

颤振课题是飞机设计过程中常常遇到的一个关键技术问题。以支线客机ARJ21超临界机翼颤振特性研究为背景,在俄罗斯TsAGI的T-106风洞中完成了该复合材料机翼跨音速颤振实验,基于N-S方程和无限插值方法(TFI)生成三维贴体运动网格对超临界机翼跨音速颤振进行了并行计算。结果表明:复合材料的超临界机翼在跨音速区域具有跨音速颤振"凹坑"现象;与风洞实验结果相比,有较好的一致性,为使用超临界机翼的运输类飞机跨音速颤振特性预计提供了一定的参考。

起落架落震试验修正案影响分析及验证思路研究

起落架是飞机的重要组成部件,起落架缓冲器的设计好坏必须经过落震试验的验证。2001年5月9日FAA颁布的No.25-103修正案对起落架落震试验要求进行了修订。本文对该修正案提出的原因进行说明,并以修正案的内容为基础,与CCAR-25-R3版进行详细地对比和影响分析;通过对起落架动态特性的解析,提出起落架落震试验修正案的验证思路。结果表明:落震试验方法没有本质变化,但是对于试验目的提出了更为严格的要求。研究结果可为起落架落震试验的验证提供一定的技术参考。