[发明专利]一种由单位载荷响应计算多工况系统安装交点载荷的方法

说明书

本发明属于飞机结构强度设计载荷分析技术领域，涉及一种由单位载荷响应计算多工况系统安装交点载荷的方法；本发明针对载荷工况多的超静定安装的系统安装交点载荷计算，提出了一种由单位输入载荷响应计算系统安装交点载荷的方法，本发明无需求解每一个载荷输入条件下的有限元模型计算结果，只需要计算每个输入载荷作用点在单位载荷作用下的系统安装交点载荷，然后采用一种线性叠加的方法就可以快速准确地得到任意载荷输入条件下的交点载荷。应用于飞机系统安装交点载荷计算中，是一种由单位输入载荷响应计算系统安装交点载荷的高效准确的方法。

技术领域

本发明属于飞机结构强度设计载荷分析技术领域，应用于飞机系统安装交点载荷计算中，是一种由单位输入载荷响应计算系统安装交点载荷的高效准确的方法，特别涉及一种由单位载荷响应计算多工况系统安装交点载荷的方法。

背景技术

随着战斗机设计水平的快速发展，用户对战斗机的要求越来越多，战斗机的使用环境越来越复杂，导致战斗机机体结构在设计时需要考虑的载荷工况数也越来越多。在以前三代机设计时，仅计算不足百余种的全机载荷工况，而到四代机的设计时，已达到上万种的载荷工况，以F-35战斗机设计为例，F35-A在设计时考虑的工况数为14555种，F35-B在设计时考虑的工况数为21329种，F35-C在设计时考虑的工况数为25363种。可以预见随着设计水平精细化发展，后续的先进战斗机的设计载荷工况数会急剧增加。

在战斗机结构设计时，需要考虑发动机和外挂等重要系统安装的交点载荷对机体结构的影响。这种系统安装载荷输入条件是和全机载荷一一对应配套的，正常的载荷工况数同全机载荷工况数一样多，对于这些重要系统，有时候还需要考虑系统在故障时候的载荷情况，如发动机停车和外挂导弹发射不离梁等故障工况，这样就导致系统安装的载荷工况数将会更成倍于正常的全机载荷工况数。

这些重要的系统通常采用超静定的方式与机体结构进行安装连接。

超静定的发动机安装见图1所示。发动机1安装在机身内，采用主安装面A-A和辅安装面B-B，通过支撑式结构的超静定安装方式与飞机机身结构相连，主安装面A-A上有左推力销101和右推力销102、辅助安装面B-B上有垂直吊杆103和水平拉杆104。主辅安装面将发动机与机身结构连接在一起，将发动机承受的输入载荷：陀螺力矩M、过载G、推力T、尾喷口载荷F等载荷传递到机身结构。

其中主安装面A-A的左推力销101传递F_101y、F_101z载荷，右推力销102传递F_102x、F_102y、F_102z载荷；辅助安装面B-B的垂直吊杆103传递F_103z载荷，水平拉杆104传递F_104x载荷。所述的x、y、z为正交的3个方向，在本例中，x方向为侧向，y方向为航向，z方向为垂向。

需要计算发动机安装的交点载荷即计算出F_101y、F_101z、F_102x、F_102y、F_102z、F_103z、F_104x等载荷，供机体结构设计使用。

超静定的外挂系统安装见图2所示。外挂3通过螺栓301、螺栓302、螺栓303、螺栓304安装在机身2上，将外挂承受的输入载荷：气动载荷P和过载G等载荷传递到机身结构。