一種飛行載荷設計方法
【專利摘要】本發明屬于飛機載荷設計領域，涉及一種飛行載荷設計方法的提出，其特征在于，第一，進行機動過程仿真，得到飛行過程中運動參數變化的時間歷程數據；第二，篩選嚴重載荷計算狀態，根據機動過程仿真得到的載荷計算點，繪制部件載荷包絡線，選取包絡線上的點作為嚴重載荷計算狀態；第三，進行飛行載荷計算：建立氣動力計算模型；建立質量模型；建立氣動/結構耦合模型；根據嚴重載荷計算狀態，使用理論氣動力數據或計算流體力學數據(CFD數據)或風洞試驗數據進行飛行載荷計算。其有益效果是：實現飛行載荷規范化、精細化設計。
【專利說明】一種飛行載荷設計方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于飛機載荷設計領域，涉及一種飛行載荷設計方法的提出。
【背景技術】
[0002]氣動布局是為實現先進的氣動性能和戰術技術指標要求，對飛機氣動設計中主要參數進行綜合性選擇和規范。氣動布局的研究對象是主要氣動參數(如升力、阻力、力矩系數和其它氣動導數)以及主要氣動參數與飛機外形參數的關系。
[0003]飛機飛行載荷是指飛機在飛行過程中，作用在飛機各部位上的氣動力、彈性力和慣性力的總稱。飛機的飛行載荷設計與安全性、可靠性和經濟性密切相關。飛行載荷設計得準確，不僅能減小結構重量，滿足可靠性和安全性要求，還能提高經濟性。飛行載荷設計是涉及空氣動力學、飛行力學、重量、氣動彈性、結構強度等學科的多學科綜合研究項目，它的確定比較復雜，需要通過理論計算、風洞試驗和載荷實測等方法決定。正確地確定飛機飛行載荷是飛機設計的重要內容，是由總體、氣動設計轉向結構強度設計的橋梁，是結構設計、強度校核的依據，十分重要。
[0004]目前飛行載荷設計的主流做法是依據規范進行機動過程仿真，篩選嚴重載荷計算狀態(或指定載荷計算狀態)，建立載荷計算模型，使用理論氣動力數據(計算流體力學數據(CFD數據)或風洞試驗數據)進行飛行載荷計算。通過對國內外飛行載荷設計相關文獻資料的研究發現，現在尚無完備、規范的飛行載荷設計流程。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是:依據飛行載荷一體化設計思想，提出飛行載荷設計流程，實現飛行載荷規范化、精細化設計的目的。
[0006]本發明的技術方案是:一種飛行載荷設計方法，其特征在于，包括如下步驟:
[0007]第一，進行機動過程仿真，得到飛行過程中運動參數變化的時間歷程數據。
[0008]第二，篩選嚴重載荷計算狀態，根據機動過程仿真得到的載荷計算點，繪制部件載荷包絡線，選取包絡線上的點作為嚴重載荷計算狀態。
[0009]第三，進行飛行載荷計算:建立氣動力計算模型；建立質量模型；建立氣動/結構耦合模型；根據嚴重載荷計算狀態，使用理論氣動力數據或計算流體力學數據(CFD數據)或風洞試驗數據進行飛行載荷計算。
[0010]本發明的優點是:提出飛行載荷設計流程，實現飛行載荷規范化、精細化設計的目的。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]附圖1是機動飛行示例
[0012]附圖2是載荷包線示例
[0013]附圖3是嚴重載荷設計情況示例
[0014]附圖4是氣動力計算模型
[0015]附圖5是質量模型
[0016]附圖6是氣動/結構耦合模型
[0017]附圖7是飛行載荷計算結果示例
【具體實施方式】
[0018]下面通過具體的實施例并結合附圖對本發明作進一步詳細的描述。
[0019]本發明以某民用客機為例進行研究。
[0020]一、依據規范進行機動過程仿真。機動過程仿真是載荷計算的基礎之一。機動仿真計算需要建立飛機運動的仿真數學模型，在飛機運動仿真軟件開發的基礎上，采用優化操縱輸入量的方式使飛機按照機動動作要求飛行，計算得到飛行過程中運動參數變化的時間歷程數據，用于各部件的載荷計算。
[0021]二、篩選嚴重載荷計算狀態。飛機在空中可做各種各樣的機動動作(如圖1所示)，而從強度分析的角度出發，往往是關注飛機在飛行中受載最嚴重的動作情況，因此需要篩選嚴重載荷計算狀態。根據機動過程仿真得到的載荷計算點，在各部件上選定監控剖面，依據載荷計算點計算監控剖面的載荷值，根據各部件監控剖面的載荷值分別繪制出剪力一彎矩圖和剪力一扭矩圖，然后將每張圖的外緣點連接起來形成載荷包線。載荷包線示例如圖2所示。根據繪制的載荷包線,選出包線上的點,這些點即是載荷設計點，其對應的參數即為載荷設計狀態。將這些點檢索出來，合并去掉重復的狀態，得到了最終的嚴重載荷設計情況，如圖3所示。
[0022]三、進行飛行載荷計算分析。依據飛機外形和操縱面的特點，建立氣動力計算模型，如圖4所示；依據質量分布建立質量模型，如圖5所示；建立氣動/結構耦合模型，如圖6所示。根據嚴重載荷計算狀態，使用風洞試驗數據進行飛行載荷計算。飛行載荷計算結果示例如圖7所示。
【權利要求】
1.一種飛行載荷設計方法，其特征在于，包括如下步驟: 第一，進行機動過程仿真，得到飛行過程中運動參數變化的時間歷程數據； 第二，篩選嚴重載荷計算狀態，根據機動過程仿真得到的載荷計算點，繪制部件載荷包絡線，選取包絡線上的點作為嚴重載荷計算狀態； 第三，進行飛行載荷計算:建立氣動力計算模型；建立質量模型；建立氣動/結構耦合模型；根據嚴重載荷計算狀態，使用理論氣動力數據或計算流體力學數據(CFD數據)或風洞試驗數據進行飛行載荷計算。
【文檔編號】G06F17/50GK104298804SQ201410367355
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年7月30日 優先權日:2014年7月30日
【發明者】鄧立東, 宗寧, 李榮科, 王文倬, 聶鵬飛, 裴志剛, 趙卓林, 李俊華 申請人:中國航空工業集團公司沈陽飛機設計研究所