[发明专利]运输类飞机非对称突风动载荷计算方法

说明书

本发明属于飞机结构动力学响应分析技术领域，具体涉及一种运输类飞机非对称突风动载荷计算方法及设备。本发明依据飞机的参数化突风模型和颤振分析采用的结构模型、气动模型，分别生成垂直突风、水平突风的动态响应分析模型；利用模态叠加法求解模型在突风作用下的响应特性，并基于本发明制定的模型节点和坐标定义方法快速获取模型各部件的增量载荷；将垂直突风、水平突风产生的增量载荷叠加，并附加1g平飞载荷，快速计算模型各部件剪力、弯矩、扭矩的的非对称限制载荷。采用本发明的计算方法及设备，可以在开展颤振分析的同时，快速求解运输类飞机在非对称突风作用下的限制载荷，为运输类飞机结构强度设计提供依据，同时工作效率得到大大提高。

技术领域

本发明属于飞机结构动力学响应分析技术领域，具体涉及一种运输类飞机非对称突风动载荷计算方法。

背景技术

运输类飞机设计时，必须考虑飞机遭遇大气突风时、机体产生的载荷问题，包括CAAC、FAA、EASA等均对运输类飞机提出了按照动态突风载荷进行设计的要求，主要包括：离散突风，离散突风一般分纵向、垂直和横向三个分量；非对称突风，CCAR-25.427(c)规定，对平尾有大于±10°的上反角或平尾支承在垂尾上的尾翼布局，各翼面及其支承结构必须按第25 341(a)条中规定的作用于与航迹成直角的任何方位的突风，各翼面及其支承结构必须按第25.341(a)条中规定的作用于与航迹成直角的任何方位的突风速度进行设计；目前，适航审查时，要求也要考虑非对称突风的动态响应问题。随着飞行速度的增加、飞机尺寸的增大，结构弹性变形会导致动态应力的产生，飞机突风载荷设计时，必须考虑机体不同部件的动响应问题。突风响应就是研究弹性飞机各部件在突风激励下产生的位移、速度、加速度和弯、剪、扭载荷等响应。

以往，主要关注飞机在垂直突风、水平突风作用下的载荷特性，对非对称突风关注不多。现有的飞机设计规范指出，对于高平尾的尾翼布局，各翼面及其支承结构必须按作用于与航迹成直角的任何方位的突风速度进行设计。

过去，主要采用经验方法计算刚体飞机遭遇非对称突风作用时的静载荷，并进行机体结构强度设计，不考虑非定常气动特性和弹性体运动的影响，不符合实际情况，严重影响飞机的安全性和可靠性。

发明内容

本发明的目的是：提供一种能够有效指导运输类飞机突风载荷设计的非对称突风动载荷计算方法，以及具备批量处理能力、并提高工作效率的设备。

本发明的技术方案是：根据本发明的需求，提出一种运输类飞机非对称突风动载荷计算方法，其特征在于，包括如下步骤：

根据大气突风特性分别进行垂直突风、水平突风的参数化建模，并直接取用颤振分析中的结构模型、气动模型生成突风响应分析模型；

根据不同设计工况组合自动生成批处理文件，同时批量求解各设计工况下突风响应分析模型中飞机各部件在垂直突风、水平突风激励下的增量响应，并存放于批处理文件夹；

快速识别提取飞机各部件的增量载荷，对垂向突风下的增量载荷峰值和横向突风下的增量载荷峰值进行组合叠加，并附加1g平飞载荷，计算得到突风响应分析模型中飞机各部件的非对称突风限制动载荷。

在一个可能的实施例中，所述的运输类飞机非对称突风动载荷计算方法具体包括如下步骤：

步骤1、根据大气突风特性进行垂直突风、水平突风的参数化建模；

步骤2、结合颤振分析采用的结构模型、气动模型，分别形成垂直突风、水平突风的突风响应分析模型；

步骤3、根据不同设计工况组合自动生成批处理文件，利用模态叠加法求解飞机各部件在突风作用下的增量响应，并存放于批处理文件夹；

步骤4、根据不同设计工况的特殊文件名称以及飞机各部件的分区编号，快速识别并提取模型飞机各部件的增量载荷峰值；