运输类飞机货物空投时机翼结构载荷的确定方法
【专利摘要】本发明属于飞机飞行载荷设计【技术领域】，涉及对运输类飞机货物空投时机翼结构载荷确定方法的改进。其特征在于，确定机翼结构载荷的步骤如下：飞机空投货物参数初始化；飞机有限元模态分析；飞机非定常气动力系数矩阵计算；飞机空投货物动响应计算；计算机翼结构载荷动响应；确定空投时机翼结构的设计载荷。本发明提供了一种改进的运输类飞机货物空投时机翼结构载荷的确定方法，提高了机翼结构载荷的确定精度，保证了机翼结构的安全性和飞机的飞行安全。
【专利说明】运输类飞机货物空投时机翼结构载荷的确定方法
【技术领域】
[0001]本发明属于飞机飞行载荷设计【技术领域】，涉及对运输类飞机货物空投时机翼结构载荷的确定方法的改进。
【背景技术】
[0002]空投是运输类飞机的重要工作模式之一。空投时一般需要确定飞机货舱地板、货桥、连接件、机翼等部件的设计载荷。当前的运输类飞机货物空投时将飞机视为刚体，仅考虑气动力的静气动弹性修正，依托刚体飞行动力学方程进行求解，具体技术见文献:“运输机空投的飞行动力学建模及仿真”，杨妙升、屈香菊，《飞行力学》，2010，28卷(第3期)，Ρ.9-12。
[0003]目前的运输类飞机货物空投时机翼结构载荷的确定方法的缺点是:第一、所确定的机翼结构载荷误差大。由于运输类飞机具有结构柔性大、频率低的特点，货物空投、尤其是重装货物空投过程的激励载荷具有较宽的频带，会激励起飞机较多弹性模态的振动，而这种动响应可能会被气动弹性效应变得更大，进而引起飞机结构载荷的增大，这些对飞机的结构安全性和飞行安全性会引起不利的影响。第二、在弹性飞机货物空投动响应建模过程中，未考虑货物舱内移动过程、并未在空投过程中叠加离散阵风激励载荷，这些工作的不足既很难满足飞机设计规范的要求，也会造成飞机货物空投时机翼结构设计载荷偏小，进而对飞机的结构安全性和飞行安全性引起不利的影响。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是:提供一种改进的运输类飞机货物空投时机翼结构载荷的确定方法，以便提高机翼结构载荷的确定精度，保证机翼结构的安全性和飞机的飞行安全性。
[0005]本发明的技术方案是:运输类飞机货物空投时机翼结构载荷的确定方法，其特征在于，确定机翼结构载荷的步骤如下:
[0006]1、飞机空投货物参数初始化:依据国军标GJB67.2Α-2008中的空投阵风准则进行飞机空投货物参数初始化，需要初始化的空投货物参数为:输入飞机的有限元模型FEM、飞机的质量1、飞机飞行高度H、飞机飞行速度V、平均气动弦长C、货物的质量mb、货物在飞机货舱内的初始装载位置xo、货物的转动惯量Iby、货物在货舱内运动的加速度％、模态数目k、离散阵风强度Uw、离散阵风尺度Lw ；
[0007]2、飞机有限元模态分析:以上述飞机的有限元模型FEM、模态数目k为控制参数，采用Nastran软件对飞机的有限元模型FEM进行模态分析，得到飞机的模态矩阵Φ、每阶模态的振动圆频率、广义质量矩阵Mtw和广义刚度矩阵Km，模态矩阵Φ包含飞机的刚体运动模态和弹性振动模态；
[0008]3、飞机非定常气动力系数矩阵计算:以上述模态矩阵Φ、飞机飞行高度H、飞机飞行速度V、平均气动弦长C、离散阵风强度Uw和离散阵风尺度Lw为输入变量进行时域非定常气动力系数矩阵计算，采用亚音速偶极子格网法进行计算得到结构振动引起的非定常气动力系数矩阵Qa，采用阵风混合建模方法进行计算得到阵风引起的激励力系数矩阵Qw ；
[0009]4、飞机空投货物动响应计算:
[0010]4.1、重构弹性飞机货物空投动响应微分矩阵方程:在步骤I的12个参数、步骤2的模态矩阵Φ、每阶模态的振动圆频率、广义质量矩阵Mm和广义刚度矩阵Km和步骤3的结构振动引起的非定常气动力系数矩阵Qa及阵风引起的激励力系数矩阵Qw的基础上，重构弹性飞机货物空投动响应微分矩阵方程:
[0011]
【权利要求】
1.运输类飞机货物空投时机翼结构载荷的确定方法，其特征在于，确定机翼结构载荷的步骤如下: 1.1、飞机空投货物参数初始化:依据国军标GJB67.2A-2008中的空投阵风准则进行飞机空投货物参数初始化，需要初始化的空投货物参数为:输入飞机的有限元模型FEM、飞机的质量ma、飞机飞行高度H、飞机飞行速度V、平均气动弦长C、货物的质量mb、货物在飞机货舱内的初始装载位置xo、货物的转动惯量Iby、货物在货舱内运动的加速度％、模态数目k、离散阵风强度Uw、离散阵风尺度Lw ； 1.2、飞机有限元模态分析:以上述飞机的有限元模型FEM、模态数目k为控制参数，采用Nastran软件对飞机的有限元模型FEM进行模态分析，得到飞机的模态矩阵Φ、每阶模态的振动圆频率、广义质量矩阵Mm和广义刚度矩阵Ktw，模态矩阵Φ包含飞机的刚体运动模态和弹性振动模态； 1.3、飞机非定常气动力系数矩阵计算:以上述模态矩阵Φ、飞机飞行高度H、飞机飞行速度V、平均气动弦长C、离散阵风强度Uw和离散阵风尺度Lw为输入变量进行时域非定常气动力系数矩阵计算，采用亚音速偶极子格网法进行计算得到结构振动引起的非定常气动力系数矩阵Qa，采用阵风混合建模方法进行计算得到阵风引起的激励力系数矩阵Qw ； 1.4、飞机空投货物动响应计算: 1.4.1、重构弹性飞机货物空投动响应微分矩阵方程:在步骤1.1的12个参数、步骤1.2的模态矩阵Φ、每阶模态的振动圆频率、广义质量矩阵Mtw和广义刚度矩阵Km和步骤1.3的结构振动引起的非定常气动力系数矩阵Qa及阵风引起的激励力系数矩阵Qw的基础上，重构弹性飞机货物空投动响应微分矩阵方程:
【文档编号】G06F17/50GK103577648SQ201310563397
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年11月13日 优先权日:2013年11月13日
【发明者】荆志伟, 侯宗团 申请人:中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所