飞机蜂窝道面拦阻系统的动力学模型与数值模拟研究

针对传统泡沫混凝土材料在大型飞机道面拦阻中存在的吸能效率、耐久性以及环保等问题,基于金属蜂窝材料提出了一种新型飞机道面拦阻系统。首先,建立了机轮-蜂窝材料耦合作用阻力模型和全机拦阻动力学模型,得到了蜂窝材料在拦阻过程中的能量耗散分布解析表达式。其次,通过LS-DYNA有限元软件进行了蜂窝材料道面拦阻系统的数值研究,验证了机轮-蜂窝材料耦合作用阻力模型的准确性。最后,完成了对波音737-900ER飞机在蜂窝材料中拦阻响应预测,分别得到了飞机的拦阻距离、速度变化曲线、减速度变化曲线以及前后起落架受力曲线等。研究结果表明,通过对比飞机在蜂窝材料与在传统材料中的拦阻曲线,发现蜂窝材料具有更高的能量吸收效率和更平稳的拦阻能力,并且对于中大型飞机拦阻,能够更好地保护前起落架不受损伤。通过本文研究,可为具有更高吸能效率、更环保的新型飞机道面拦阻系统的开发提供理论基础。

仿生梯度圆环防护系统的耐撞性设计

受甲虫外骨骼角质层刚度分布的启发,提出了一种新型仿生刚度梯度圆环阵列防护结构,此结构具有出色的抗冲击性能、超强的刚度可编程性和形状可重构性,可拓展应用到多种尺寸比例和组装框架类型,以满足更多的实际工程抗冲击防护需求。基于数值仿真技术建立了冲击载荷作用下仿生刚度梯度圆环防护系统的有限元模型,结合实验分析和理论模型研究了应力波在仿生梯度圆环系统中的传播规律以及仿生梯度圆环系统的抗冲击力学行为和防护能力,发现凹形刚度梯度可以显著改善仿生圆环系统的防护性能。研究了圆环弹性模量、半径和厚度分布对仿生刚度梯度圆环系统防护特性的影响,获得对刚度梯度进行编程的最佳解决方案。