基于复合材料的高余压座舱设计

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1、2014年1月北京航空航天大学学报January2014第40卷第1期JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsV01．40No．1基于复合材料的高余压座舱设计高海朋刘猛浚(北京航空航天大学航空科学与工程学院。北京100191)摘要：面对我国军机座舱余压偏低现象，设计高余压座舱实现高工效、舒适座舱环境．为解决座舱质量和环境工效之间的矛盾，选用复合材料代替目前铝合金材料，应用First．OrderRadio优化算法实现优化．目前座舱余压40kPa，为提高工效，余压提高到55kPa，余压值增加37．5％，座舱质量反减轻26

2、．1％，使得矛盾得到协调．基于描述材料特性的本构关系，建立分析材料性能参数对结构影响的有限元模型，并将灵敏度分析Morris算法引入模型参数分析中，结果表明，影响结构的主要参数是蒙皮及环向加强筋的弹性模量和泊松比．基于分析结果对材料设计提出了一些建议．所得结论可为高余压座舱设计提供参考．关键词：复合材料座舱；高余压座舱；环境工效；座舱质量；材料参数；灵敏度分析中图分类号：V223文献标识码：A文章编号：1001—5965(2014)01-0099-05Designofhighoverpressurecockpitbased013compositematerialGaoHaipengL

3、iuMengWangJun(SchoolofAeronauticScienceandEngineering，BeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Beijing10019I，China)Abstract：Inthefaceofthephenomenonoflowoverpressureofmilitaryairplanecockpitsinourcountry，thedesignthoughtofhighoverpressurecockpitswasproposedtorealizehighworkefficiencyandcom

4、fortablecockpitenvironment．Tosolvethecontradictionbetweencockpitweightandenvironmentalefficiency，asolu—tionofusingcompositematerialtoreplacealuminiumalloywasputforwardandthenthecockpitoptimizationwasperformedbymeansoftheFirst·OrderRadiooptimizationalgorithm．Theoverpressurevalueincreasedby37．5％f

5、rom44kPato55kPa．andthecockpitweightdecreasedby26．1％．Basedontheconstitutiverelationdescribingmaterialproperties，finiteelementmodelsanalyzingtheeffectofmaterialpropertyparametersonstructureswereestablished，also，sensitivityanalysisalgorithmofMorriswasintroducedtomodelparametersanalysis．Theresultss

6、howthatthemajorparametersthataffectstructuresareelasticitymodulusandPoissonratioofskinandcircumferentialreinforcingribs．Andthensomesuggestionsaboutmaterialdesignwerepro—posedbasedonanalysisresultsandtheconclusioncanproviderefereneeforthedesignofhighoverpressurecockpit．Keywords：compositematerial

7、cockpit；highoverpressurecockpit；environmentalefficiency；cockpitweight；materialparameters；sensitivityanalysis各国战机座舱余压在设计原理上大同小异，但采用的数值标准互有差异，如前苏联米格系列余压29．4kPa、苏一27余压34．4kPa；美国F系列余压34．4kPa；英国鹞式余压24．5kPa；法国幻影余压29．4kPa；我国座舱余压29．4kPa‘“