鸟撞飞机风挡数值模拟研究

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1、第!"卷第#期四川理工学院学报!自然科学版"?).@!"A=)@#$"%&年'月()*+,-.)/0123*-,4,156+7189)/0216,26:;,<1,66+1,181),"B*<@$"%&文章编号!!"#$%!&'(")*!##*'%**$"%*&+,-!!*.!!/"$01.2324.)*!#.*'.*#鸟撞飞机风挡数值模拟研究李旦$赵廷渝$王永虎!中国民用航空飞行学院"四川广汉D%'!"7摘5要!目前$鸟撞是威胁航空安全的重要因素之一$飞机风挡抗鸟撞是飞机安全飞行的重要保证%首先介绍了鸟撞飞机风挡的研究现状$利用M0NO

2、P=B!O对鸟撞飞机风挡进行数值模拟$通过建立飞机全尺寸圆弧风挡模型及鸟体简化模型$计算得到风挡结构的变形&位移&有效应力&可能发生破坏的位置&鸟体水平与垂直方向速度&加速度等数据结果%仿真结果表明$鸟撞飞机风挡是发生在毫秒量级的非线性冲击动&力学行为$整个撞击过程约I@DH7$在!Q%@'H7时刻$风挡承受的有效应力最大$为'@!"#R%"S-$鸟体垂#$直方向加速度达到%@I$$'R%"HT7%同时$通过选取风挡三个网格单元$得到位移及有效应力变化历程$综合考虑位移和应变结果可知风挡正中心为受到鸟撞后最危险的部位$利用数值模拟方法进行鸟撞风挡分析$可减小时间成本$提高分析问

3、题工作效率$为飞机风挡鸟撞适航验证提供更有效的方法%关键词!圆弧风挡#冲击动力学#适航验证中图分类号!U!#&文献标志码!B保证风挡抗鸟撞性能合格相当重要"对飞行安全而言具引言有特殊的意义$航空运输业快速发展使得飞机数量剧增"在航线特鸟撞风挡过程相当复杂"具有柔性撞击%大变形与别繁忙的区域"飞行活动愈趋频繁$由于飞机飞行速度高应变率等特点"属于典型的接触N碰撞弹塑性大变形&$'快%鸟体体积小"机组要想在安全距离内规避与飞鸟发动力学计算分析问题"体现出几何非线性%物理非线生撞击将会变得非常困难"使得飞鸟撞击飞机事件时有性与接触状态非线性$由于目前的理论分析很难直接发生"轻者使飞机

4、结构严重损坏"严重时导致机毁人亡$解决工程问题"因此"其分析结果不足以作为参考依据"鸟撞飞机的严重程度主要取决于鸟体质量%撞击部位以这也使得试验研究和数值模拟成为解决这类问题的主&!'及鸟与飞机相对撞速等因素$统计国内外鸟撞事件可要手段$在试验方面"由于鸟撞飞机实验成本昂贵"知"飞机起降时发生鸟撞事件的概率最大"发生在风挡试验周期较长"受外在条件限制"并不具有通用性$近&%'与发动机部位的撞击事件最多"同时"机头%机翼前缘年来"国内外学者将数值模拟作为研究鸟撞风挡问题的&#'与起落架等部位发生的撞击事件较多"作为飞机比较薄主要方法"例如"龚尧南提出了关于鸟撞问题解藕的&I'弱和

5、关键的部位"发生鸟撞时后果十分严重$风挡作为简化办法"避免了鸟撞问题流固耦合解法(P-)VW等飞机上极其重要的部件"直接关系到飞行员的生命安全利用基于BM;的流固藕合方法分析了圆弧风挡受鸟撞与仪表的正常使用$对于低空%高速飞行的军用飞机"击问题$本文利用M0NOP=B!O数值求解工具分析圆收稿日期!$"%&C"!C%#基金项目!国家自然科学基金民航联合研究基金项目!4%!!!%!!"#四川省教育厅科研项目!%DEF"!""作者简介!李旦!%GG$C"$男$甘肃天水人$硕士生$主要从事民机水上迫降数值方法方面的研究$!;CH-1."%%&%"'I##GJKKL2)H#赵廷渝!%G

6、DIC"$男$教授$硕士$主要从事民用航空发动机性能及控制技术方面的研究$!;CH-1."$#G#$!'G''JKKL2)H第!"卷第#期AAAAAAAAAAA李旦$等'鸟撞飞机风挡数值模拟研究!&弧风挡受鸟撞击问题"提出了采用流固耦合算法分鸟撞试验中鸟体长径比应为$)%"根据鸟体质量%密度和析鸟撞问题的新方法"通过仿真分析得到了一些有形状"可得鸟体总长度为$I"HH%直径%$IHH$接触方意义的结论$式选用!ZU=]BZ]^=UO;0^]U^04[_BZ;"时间步长为"@G"终止时间为%"H7$%数值建模与仿真表!风挡材料参数本文建立民用飞机全尺寸圆弧风挡有限元模型及密度屈服

7、应力失效应力弹性模量!泊松比T!YX)+Y7$"%#中建立全尺寸风挡模型以及挡动响应分析结果的影响"得出风挡四周完全固支鸟体模型$由于主要研究风挡被鸟体撞击后的动态性与完全铰支条件下计算所