[发明专利]一种飞机外挂连接结构承载能力的分析方法

摘要

本发明属于飞机设计领域，涉及一种外挂连接结构承载能力分析的改进方法，其特征在于，该技术方法采用逆向分析流程，从结构剩余强度倒推出飞机三个方向过载限制范围，实现飞机提升外挂连接结构承载能力的要求。其有益效果是在缺乏计算输入条件的情况下，能够对于挂装方案给出较为明确的过载范围和评估结果，使得飞机外挂连接结构承载能力得到充分的挖掘，最大限度提升飞机设计指标。

主权项

一种飞机外挂连接结构承载能力的分析方法,其特征在于，该分析方法以外挂连接结构的薄弱部位剩余强度为研究对象，建立薄弱部位结构剩余强度的参数化方程组，倒推出飞机三个方向过载范围，包括如下步骤：第一，对于外挂物的吹风气动载荷和惯性载荷进行简化：第Ⅲ、Ⅳ重量级外挂物一般是惯性载荷占主导，如果暂无气动载荷数据，可将气动载荷简化为P＝0.5·n·m·g；挂架也按此方法进行简化；其中，n‑飞机过载，m‑外挂质量，g‑重力加速度；第二，根据外挂方案的几何位置，代入气动载荷，得到外挂连接A点载荷关于过载的参数化方程组；PAX＝m1gnx+m2gnx+P1X+P2XPAY＝(m1gnx+P1X)×H1/L+(m2gnx+P2X)×H2/L+(m1gny+P1y)×(L‑L1)/L+(m2gny+P2y)×(L‑L2)/LPAZ＝(m1gnZ+P1Z)×(L‑L1)/L+(m2gnZ+P2Z)×(L‑L2)/LMAX＝(m1gnZ+P1Z)×H1+(m2gnZ+P2Z)×H2其中，PAX‑施加在外挂连接结构的前连接点航向载荷，PAY‑施加在外挂连接结构的前连接点垂向载荷，PAZ‑施加在外挂连接结构的前连接点侧向载荷，MAX‑施加在外挂连接结构的前连接点航向力矩，m1‑挂架质量，m2‑外挂物质量，nx‑飞机航向过载，ny‑飞机垂向过载，nz‑飞机侧向过载，P1X‑挂架航向载荷，P1Y‑挂架垂向载荷，P1Z‑挂架侧向载荷，P2X‑外挂物航向载荷，P2Y‑外挂物垂向载荷，P2Z‑外挂物侧向载荷，H1‑挂架重心与外挂连接结构的前连接点的垂向距离，H2‑外挂物重心与外挂连接结构的前连接点的垂向距离，L‑外挂连接结构的前后连接点的航向距离，L1‑挂架重心与外挂连接结构的前连接点的航向距离，L2‑外挂物重心与外挂连接结构的前连接点的航向距离；第三，通过分析确定强度薄弱部位，代入载荷方程，建立剩余强度η关于过载的参数化方程，根据剩余强度不低于设计标准的要求，求解关于nx、ny、nz方程组，确定三个方向过载范围，给出限制条件，——双耳片拉伸——工字梁的弯曲——螺纹的剪切从而达到挂载能力要求，其中，σb‑外挂连接结构的材料强度极限，d‑外挂连接结构的连接点双耳跨度，LG‑外挂连接结构工字梁剖面与连接点的垂向距离，Wx‑外挂连接结构工字梁剖面的航向抗弯模量，Wz‑外挂连接结构工字梁剖面的侧向抗弯模量，D‑外挂连接结构与机身连接螺纹的直径，t‑外挂连接结构与机身连接螺纹的螺距，a‑通过不等式组联立求解得到的航向过载限制值，b‑通过不等式组联立求解得到的垂向过载限制值，c‑通过不等式组联立求解得到的侧向过载限制值。