[发明专利]一种飞机高速颤振模型四耳片空心梁截面尺寸的确定方法

说明书

技术领域

本发明属于航空结构力学领域，涉及一种用于高速颤振模型设计的，高效率高精度的一种飞机高速颤振模型四耳片空心梁截面尺寸的确定方法。。

背景技术

高速颤振模型可以用来获取飞机及其部件的跨声速颤振特性，而高速颤振模型通常需要很小的梁架质量来提供很大的翼面刚度，而为了可以满足三向刚度的设计要求，带双耳片的矩形薄壁空心梁截面和工字形空心梁截面是两种理想的设计形式。

以前通常需要通过试凑的方法获取满足要求的截面尺寸。试凑的方法有如下缺点：第一、调整截面尺寸数据需要设计人员的经验，凭经验给出的尺寸数据往往误差很大，甚至会出现很难调整出满足设计要求的尺寸的情况，影响模型截面刚度的精度，增加了模型设计的不确定性；第二、通过试凑法要确定截面尺寸，需要进行多轮次的人工调整和判断，时间长，效率低，严重影响模型设计周期。

参见中国专利《一种带耳片的矩形薄壁空心梁截面尺寸的确定方法》（申请号201110232656.2），在保证带耳片矩形薄壁空心梁具有预定数值的垂直向惯性矩I_x、侧向惯性矩I_y、极惯性矩J以及壁厚和耳片厚度均为t的情况下，可直接确定其矩形的等效宽度a、等效高度b和空心梁截面总宽L，这种方法不需要试凑，而且精度和效率都很高。但这种方法对应的截面的特点是耳片位于截面的中性面上，这种截面有可能会因为等效高度b值过大而带来模型设计及加工上的麻烦。

参见中国专利《一种飞机高速颤振模型工字形空心梁截面尺寸的确定方法》（申请号201210146167.X），在保证工字形空心梁具有预定数值的垂直向惯性矩I_x、侧向惯性矩I_y、极惯性矩J以及壁厚为t、耳片厚度为t_r的情况下，可直接确定其矩形的等效宽度a、等效高度b和空心梁截面总宽L，同样的这种方法精度和效率都很高。在相同截面特性目标值的条件下，这种方法有效地降低了截面的总高度。但是由于耳片位于矩形的四个角点，对应的截面的宽度有所增加，可能会因为总宽L值过大而带来模型设计及加工上的麻烦。

发明内容

本发明的目的是：提出一种飞机高速颤振模型四耳片空心梁截面尺寸的确定方法，以提高模型截面刚度的精度，减少模型设计的不确定性，缩短确定截面尺寸的时间，提高颤振模型的设计效率，并且本发明提出的带四个耳片的薄壁矩形空心梁的耳片高度可以调整，在相同截面特性目标值的条件下，在一定程度上可以调整截面的总高度和总宽度，满足尺寸限制要求。

本发明的技术方案是：一种飞机高速颤振模型四耳片空心梁截面尺寸的确定方法，在保证飞机高速颤振模型四耳片空心梁具有预定数值的垂直向惯性矩I_x、侧向惯性矩I_y、极惯性矩J、矩形薄壁空心梁壁厚为t、耳片厚度为t_r和耳片高度比n₂的情况下，确定其矩形的等效宽度a₃、等效高度b₃、耳片高度b_r和空心梁截面总宽L₃；这里规定所有的长度单位为mm，包括以下步骤：

步骤一、令n_r＝t_r/t                ……………………………[1]

步骤二、计算不带耳片的薄壁矩形空心梁在具有预定数值的垂直向惯性矩I_x和极惯性矩J以及矩形薄壁空心梁壁厚为t和耳片厚度为t_r时的矩形等效宽度a₁和等效高度b₁：