THE STRENGTHENING OF AERO-TRANSPORT WITH LARGE OPENING

为了对运输类飞机机身大开口结构进行加强,满足刚度连续变形协调的设计要求,本文对机身大开口结构和完整机身结构的刚度进行了深入研究,首先简化了计算模型,对刚度进行了计算,提出了刚度比的定义,得出刚度比与大开口角度、机身半径、蒙皮厚度以及边梁面积之间的关系表达式,得到运输类飞机机身大开口结构加强的原则和方法,在型号上成功得到了应用,用于指导初期的结构设计.     

飞机槽型大开口结构刚度加强研究

为了飞机典型的方舱型机身大开口结构能够满足刚度设计要求,设计了一种对槽型大开口结构增加4个边梁进行刚度加强的设计方案,并构建了工程分析模型,与无开口槽型结构的弯曲刚度及扭转刚度进行了对比研究,得到了两种构型的刚度比,进一步得到了满足一定刚度指标下的边梁面积计算公式,提出了方舱型机身大开口结构刚度设计流程,可以用于方案阶段的飞机大开口结构加强设计。     

DYNAMIC LOAD CHARACTERISTICS OF ARRESTING HOOK SWINGING ALONG ARRESTING CABLE IN CARRIER-BASED AIRCRAFT

针对舰载机钩偏着舰时拦阻钩沿拦阻索侧向滑摆运动,运用仿真与理论分析结合的方法,通过调整拦阻钩侧向动载荷的振动频率范围,具体研究了飞机机身动载荷特性。结果表明,在2 Hz, 10 Hz,20 Hz 等振动频率附近,机身会受到严重的载荷情况。结论可供机体结构刚度、钩头减摆等性能优化设计参考。     

民机中央翼舱段适坠性仿真

建立了带中央翼的民机舱段的有限元模型,应用MSC.Dytran分析软件对民机中央翼舱段模型进行坠撞仿真,得到加速度响应和客舱舱体结构变形结果.结果表明,带中央翼舱段发生坠撞后,乘客的生存空间基本没有变化,撞击能量主要靠舱段下部的龙骨梁、框及蒙皮和中央翼壁板的破坏来吸收,地板导轨的峰值加速度比不带中央翼的典型舱段的峰值加速度要大许多.     

民机机身结构耐撞性研究的进展与挑战

应急着陆场景下的民机耐撞性与乘员安全直接相关,是民机安全性的重要体现,其中机身结构耐撞性是民机结构强度领域内的研究热点。机身结构耐撞性是复杂的非线性冲击动力学问题,涉及到结构的大变形、断裂失效与动态接触等。运输类飞机适航标准对机身结构耐撞性做出了明确规定,要求通过合理的设计,避免乘员承受过于严酷的冲击载荷,维持客舱内大质量体的有效约束,保持乘员的可生存空间以及维持乘员应急撤离通道的可用等,相关的设计需要通过实验方法或经验证的分析方法进行评估。本文对民机机身结构耐撞性研究中的几个关键问题,如紧固件和机械连接结构的冲击动力学行为,高效吸能元件与吸能结构设计方法,机身结构耐撞性评估的实验与数值方法等近年来的研究情况进行了分析,总结了主要研究进展,并分析了当前研究面临的主要挑战。     

民机机身结构耐撞性研究的进展与挑战

应急着陆场景下的民机耐撞性与乘员安全直接相关,是民机安全性的重要体现,其中机身结构耐撞性是民机结构强度领域内的研究热点。机身结构耐撞性是复杂的非线性冲击动力学问题,涉及到结构的大变形、断裂失效与动态接触等。运输类飞机适航标准对机身结构耐撞性做出了明确规定,要求通过合理的设计,避免乘员承受过于严酷的冲击载荷,维持客舱内大质量体的有效约束,保持乘员的可生存空间以及维持乘员应急撤离通道的可用等,相关的设计需要通过实验方法或经验证的分析方法进行评估。本文对民机机身结构耐撞性研究中的几个关键问题,如紧固件和机械连接结构的冲击动力学行为,高效吸能元件与吸能结构设计方法,机身结构耐撞性评估的实验与数值方法等近年来的研究情况进行了分析,总结了主要研究进展,并分析了当前研究面临的主要挑战。     

大型客机襟翼滑轨布置优化设计方法研究

为了对大型客机襟翼滑轨进行布置,满足刚度连续变形协调的设计要求,该文阐述了襟翼的结构及受力形式,对襟翼进行合理的工程简化,确定了支点形式,依据结构力学基本理论对襟翼刚度进行计算和拟合,基于襟翼受载变形协调,建立优化模型,提出了一种双支点襟翼支点的位置优化方法,该方法对其他悬挂式或支撑式活动舵面的支点位置确定提供了有益的参考.     

Simulation of crack extension in shell structures and prediction of residual strength

Two models for the numerical simulation of ductile crack extension in shell structures are presented and compared. They are based on the crack tip opening angle and a cohesive zone approach. After identification of the model parameters and investigations of the mesh dependence, the models are applied to various specimen configurations and structural components. Their excellent numerical performance favors their application for predicting the residual strength of lightweight components like aircraft fuselages.     

复合材料/金属混合结构热应力分布规律

以飞机机身典型部位复合材料与Z型长桁螺栓连接为研究对象,采用Python脚本语言编程,在ABAQUS平台建立了6种紧固长度有限元模型,模拟飞机在高空低温的飞行环境,得到了混合结构的应力、应变分布规律。数值仿真结果表明:铝梁顶部应变结果呈现中间高、两边低的现象,紧固螺栓应变结果则呈现出相反的趋势;末端紧固件承受的剪切载荷最大,而中心的紧固件剪切载荷最小;该温度场结果与已有文献的试验测试结果误差在3℃以内,对复合材料与金属混合结构的设计具有一定意义。     

Nonlinear Deformation and Stability of a Noncircular Cylindrical Shell Under Combined Loading with Bending and Twisting Moments

A previously developed technique is used to solve problems of strength and stability of discretely reinforced noncircular cylindrical shells made of a composite material with allowance for the moments and nonlinearity of their subcritical stress–strain state. Stability of a reinforced bay of the aircraft fuselage made of a composite material under combined loading with bending and twisting moments is studied. The effects of straining nonlinearity, stiffness of longitudinal ribs, and shell thickness on the critical loads that induce shell buckling are analyzed.     

运七飞机座舱的压电主动振动控制实验研究

由于实验规模与复杂性的限制 ,将压电材料用于实际飞机振动主动控制的实验研究极少 ,因而缺少对其实用潜力的探讨。为评估压电陶瓷在实际飞机结构上用于减振的可行性和效果 ,以运七飞机座舱壁板为试件 ,实地进行了基于准独立模态控制策略的主动振动控制实验 ,取得理想的控制效果 ;表明了建模和控制方法的正确性与有效性 ,同时反映出压电结构的应用潜力和前途是十分广阔的     

水陆两栖飞机波浪水面上降落耐波性数值分析

在规定的气象水文条件下,水陆两栖飞机起飞和降落的能力是决定其性能的重要因素,即耐波性能。采用ALE方法对流体域进行描述,运用基于微幅波理论的动边界数值造波方法模拟了不同波高和不同波长的动态海平面波浪,通过添加质量阻尼的消波方法抑制了固壁边界反射波对造波结果的影响,并采用罚函数耦合方法描述飞机与水体的耦合作用,研究了水陆两栖飞机在不同海情条件下波浪面上降落的纵摇运动、升沉运动以及底部压力等运动学和动力学特性,分析了水陆两栖飞机入水波浪的波长及波高对水陆两栖飞机耐波性能的影响,为飞机结构设计、水上降落操作规则制订及水陆两栖飞机耐波性物理水池试验提供参考。     

平屋面结构风致响应的多参数对比试验

对大跨度平屋面气弹模型的风致响应特性进行了多参数对比的风洞试验研究。采用预张力索网结构体系设计制作了可调刚度的大跨度平屋盖结构的气弹模型,在大气边界层风洞中对来流风速、屋盖刚度和墙面开孔等参数的影响进行屋盖风致响应对比试验。试验研究结果表明,屋盖风致加速度响应随着来流风速或墙面开孔面积的增大而增大,随着屋盖刚度或墙面孔隙率的增大而减小,屋盖与内压的耦合效应对屋盖响应的影响较大。     

Fracture mechanics of plates and shells applied to fail-safe analysis of fuselage Part II: Computational results

In this paper, the problem of the fracture of a fuselage stiffened by longitudinal longerons and circumferential frames is analyzed by means of the finite element method. Our research is motivated by the fail-safety design concept of fuselage for civil aircraft. In this study, the total energy release rate are evaluated for five types of basic loading, namely, axial extension, pure bending, twisting, transverse shearing, and radial expansion due to internal pressure. The crack is located either at the mid-point or near the end of the fuselage. It extends in two bays with the stiffener at its center. The stiffener which bisects the crack is assumed to be broken at the location of the crack. Computational results indicate that the total energy release rate G_t increases with the increasing crack length. However, when the crack tip approaches the stiffener, the value of G_t decreases as a result of the reinforcement from the stiffener. For a crack near the end of the fuselage, as a result of boundary effect, the value of G_t is larger in comparison with the case of the crack at the mid-point of the fuselage. We also find that the effect of geometrical nonlinearity can reduce the value of G_t for the fuselage under axial tension or pure bending. For the fractured fuselage under pure bending, shell buckling can occur at the concave side of the fuselage prior to crack growth. The maximum tensile stress in the stiffener in front of the crack tip is also investigated.     

飞机结构气动弹性分析与控制研究

随着主动控制技术的发展,飞机结构设计理念已由提高结构刚度的被动设计转变为随控布局的主动设计.主动设计理念不再刻意回避气动弹性问题,而是采用主动控制技术实时调节结构气动弹性,进而减轻结构重量、优化飞机性能. 在飞机随控布局主动设计中,必须深入分析结构与气流之间的耦合,才能更好发挥气动弹性主动控制技术的作用. 从20 世纪80 年代起,航空科技界对该问题进行了长期研究,对飞机结构-空气动力-主动控制相互耦合后的关键力学问题有了深入理解. 然而,已有研究多基于简化模型,导致研究结果难以直接应用于工程. 本文将针对气动弹性动态问题,综述空气动力非线性、控制面间隙非线性、时滞诱发失稳、颤振主动抑制、突风载荷减缓、风洞实验验证等方面的国内外研究进展,重点介绍近年来作者团队所提出的若干方法及相关算例和风洞实验. 最后,指出今后一个时期值得研究的若干气动弹性分析与控制问题.      

鸭式旋翼/机翼飞机悬停及小速度前飞气动干扰实验研究

鸭式旋翼/机翼飞机是一种新概念可垂直起降高速飞行器,为了解该飞机在悬停及小速度前飞时的全机气动干扰特性,在南京航空航天大学开口风洞中进行了飞机全机气动力实验,实验采用多台测力天平分别测量主机翼和机身的气动力.结果表明,悬停时受主机翼高速旋转产生的下洗尾流影响,机身产生了较大的法向力和低头力矩;前飞时下洗尾流对机身的法向力和俯仰力矩有比较严重的干扰,对滚转力矩和偏航力矩干扰较小,对侧向力有一定影响.实验结果为飞机的飞行动力学特性研究以及控制律设计提供了参考.＃     

起落架结构参数对飞机机轮摆振的影响

建立了飞机机轮摆振运动方程,详细研究了起落架三个重要结构参数;稳定距、支柱刚度和减摆器传动系统扭转刚度对飞机机轮摆振的影响,考虑了各参数之间的耦合作用,严格区分“轮胎型”摆振和“结构型”摆振,并分别予以研究,所得结论为新机防摆设计和现役飞机防摆维护提供了理论依据。     

Postbuckling behavior of composite-stiffened-curved panels loaded in compression

In this paper, a methodology is developed for the design of a weight-efficient, composite, curved-stiffened panel, loaded in compression well beyond the initial buckling load. A stiffened fuselage panel is designed to satisfy typical design load criteria for the moderately loaded sections of a typical fighter aircraft. Several stiffened panels are fabricated. Some panels are tested to determine experimentally the static strength and the remaining panels are subjected first to severe fatigue loading and then tested statically to determine the effect of fatigue loading on the postbuckling strengh. The experimentally observed behavior is compared with analytical predictions. The weight efficiencies of buckled and unbuckled construction are also compared.     

非正态分布参数的梁结构的刚度可靠性稳健设计

将刚度可靠性设计理论和稳健设计方法相结合,讨论了具有非正态分布参数的梁结构的刚度可靠性稳健设计问题,提出了刚度可靠性稳健设计的计算方法.把可靠性灵敏度融入可靠性优化设计模型之中,将刚度可靠性的稳健设计归结为满足可靠性要求的多目标优化问题.在基本随机参数的前四阶矩已知的情况下,通过计算机程序可以实现具有非正态分布参数的梁结构的刚度可靠性稳健设计,迅速准确地得到具有非正态分布参数的梁结构刚度可靠性稳健设计信息.