民用飞机后机身壁板控制失效模式和控制载荷工况分析

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1、第29卷第3期2012年6月沈阳航空航天大学学报JournalofShenyangAerospaceUniversityV01．29No．3Jun．2012文章编号：2095—1248(2012)03—0060—04民用飞机后机身壁板控制失效模式和控制载荷工况分析卢秉贺，李萍，赵继伟(上海飞机设计研究院，上海200232)摘要：为了明确载荷对典型民用飞机的后机身加筋壁板结构设计的影响，建立低平尾式飞机后机身的有限元模型，计算分析了壁板的应力应变分布，计算分析了壁板不同区域的控制载荷工况、控制失效模式。通过对比不同失效模式各自所占的比例，证明后机身壁板结构的主要

2、失效模式是屈曲以及最大应变准则。通过对比不同控制载荷工况各自所占的比例，选出后机身壁板结构的主要控制载荷工况。关键词：后机身；控制失效模式；控制载荷工况；载荷中图分类号：V214．1文献标志码：Adoi：10．3969／j．issn．2095—1248．2012．03．014ResearchoncontrollingloadcaseandcontrollingfailuremodeforaftfuselagepanelofcivilaircraftLUBing—he，LIPing，ZHAOJi—wei(ShanghaiAircraftDesign&Resear

3、chInstitute，Shanghai200232)Abstract：Inordertostudytheinfluencesoftheloadonthedesignofaftfuselagestiffenedstructureofcivilaircraft，thefiniteelementmodeloflowhorizontaltailplanewasestablishedandanalyzed．Thestressandstraindistribution，controllingloadcaseandcontrollingfailuremodeofthedi

4、fferentstiffenedregionswerecalculatedandanalyzed．Comparisonofthecontrollingfailuremodeproportionofdifferentregionsshowsthatbucklingandmaximumstrainrulearethemainfailuremodesofaftfuselagepanel．Bycontrastingthecontrollingloadcaseproportionindifferentregions，themaincontrollingloadcases

5、weregained．Theresultshowsthataerodynamicloadofhorizontaltailhasmoreinfluenceonaftfuselagepaneldesignthanaerody-namicloadofverticaltail．Keywords：aftfuselage；controllingfailuremode；controllingloadcase；load飞机机身在后压力框段之后的部分通常称为后机身，其结构通常不同于他机身结构，因为其受载特点比较独特。研究后机身壁板的控制载荷工况、控制失效模式有助于了解后机身壁板

6、的受载特性，进行能够为后机身壁板结构设计服务。飞机在不同飞机姿态下，机体各处所受的载荷不同，载荷传递产生影响也不同。后机身结构承受的外载荷包括平尾、垂尾传递来的气动载荷，后压力框和中后机身的气密载荷，自身的气动载荷和惯性载荷，内部装置的惯性载荷。平尾、垂尾的气动载荷在数量级上比其他载荷要大很多，因此平尾、垂尾的气动载荷是分析后机身壁板控制载荷工况、控制失效模式的主要影响因素。《运输类飞机适航标准》给出了9种严重的平尾和垂尾气动载荷工况，包括机动平衡、校验机动、失配平状态、非校验机动、平尾气动载荷不对称、垂直离散突风、发动机失效、侧向离散突风、偏航机动。[1—7

7、]收稿日期：2012—03—31作者简介：卢秉贺(1982一)，男，辽宁丹东人，工程师，主要研究方向：飞行器结构设计，E—mail：lubinghe@COITIaC．cc。第3期卢秉贺，等：民用飞机后机身壁板控制失效模式和控制裁荷工况分析6l目前，国内关于后机身壁板的控制失效模式和控制载荷工况的研究，尚未见到相关资料发表。民用飞机的平尾布置有高平尾式和低平尾式两种形式，大多数民机都采用低平尾式布置，最新研制的民用飞机后机身壁板通常采用复合材料结构。本文以低平尾式飞机的复合材料后机身壁板为研究对象，采用Patran建立有限元模型，利用Nastran进行计算，分析

8、后机身壁板的控制失效模式和控制载荷工况