一种飞机系留载荷计算方法

标题：一种飞机系留载荷计算方法

摘要：本发明属于航空技术领域，具体涉及到飞机机体和起落装置在运动平台甲板上驻扎系留时的载荷计算。其特征在于，提供一种普适性强、基于MSC.PATRAN/NASTRAN环境的非线性GAP单元FEM计算分析方法，依据全机系留平衡方程施加外载(包括风载和质量惯性力)，全面、细致地划分系留载荷计算情况，使得在不变更飞机、运动平台甲板模型的前提下，达到软件自动筛选、判别承载系留索和最大系留载荷的目的，提高工作效率和求解精度。

申请号：CN201510210139.3

申请日：2015/4/27

申请人：中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所

首项权利要求：一种飞机系留载荷计算方法，其特征在于，包括如下步骤：1)首先，将系留载荷计算情况划分为：a)正常气象时，用NQ条索进行运动平台甲板系留；b)风暴气象时，用NQ+2条索进行运动平台甲板系留；c)发动机试车时，用NQ+4条索进行运动平台甲板系留；d)升降平台作业时，用NQ-2条索进行运动平台甲板系留；e)调向转盘作业时，用NQ-4索进行运动平台甲板系留；其中，NQ为基本系留索数量，取6、8、10、12等偶数；正常气象为运动平台甲板风速25m/s的情况，风暴气象为运动平台甲板风速50m/s的情况；由于迎风面积的不同，上述每种计算情况还需要继续细分为飞机机翼的折叠与展平两类承受风载状态；2)建立全机系留载荷平衡关系式：以飞机为研究对象，建立三组平衡方程：Σ i=1nTicosα i+Fw.x=Fm.xΣ i=1nTicosβ i=0Σ i=1nTicosγ i=0Σ i=1nTicosα i=0Σ i=1nTicosβ i+Fw.y+G=Fm.yΣ i=1nTicosγ i=0Σ i=1nTicosα i=0Σ i=1nTicosβ i=0Σ i=1nTicosγ i+Fw.z=Fm.z上述方程组中，G为飞机重力，Ti为系留载荷，Fw为风载，Fm为质量惯性力，下角标x、y、z表征笛卡儿坐标系的三个空间方向；αi、βi、γi为系留索的空间方向角，下角标i表征编号为i的系留索；方程组①是系留索张力与航向风载、航向惯性力的平衡，方程组②是系留索张力与垂向风载、垂向惯性力的平衡，方程组③是系留索张力与侧向风载、侧向惯性力的平衡；各典型计算情况，飞机的质量力(惯性力)与气动力有不同的作用点，同时实现模拟飞机的俯仰、滚转、偏航转动惯量特性；由于风暴气象条件下运动平台的纵摇、首摇、横摇、纵荡、垂荡、横荡运动，会出现飞机与运动平台甲板脱离接触的瞬间，此时摩擦力和支持力就不存在了，而这种情况下的系留索张力是最大的；3)根据上述平衡关系式，将载荷施加到有限元计算模型；建模时，将起落架定义为只能承受压缩载荷的GAP单元，其闭合刚度KC与张开刚度KO的比值控制在λ1＝KC/KO≥10000，起落架刚度通过落震试验结果来确定；将系留索定义为只能承受拉伸载荷的GAP单元，其闭合刚度KC与张开刚度KO的比值控制在λ2＝KC/KO≤0.0001，系留索刚度通过拉伸试验结果来确定；在软件环境下进行模型计算求解时，必须将软件默认的线性模式调整为非线性模式。

专利类型：发明申请