飞机连续突风响应分析

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飞机在大气中飞行时不可避免地会受到突风的影响。对突风的描述包括离散突风和连续突风两类,现代飞机设计要求分析结构对离散突风和连续突风载荷的响应。实测表明,大气紊流中占优势的是连续突风,因而相比于离散突风,分析飞机在连续突风作用下的动响应具有更重要的意义。本文研究了飞机在连续突风作用下的响应,具有重要的工程价值和现实意义。  本文以某型运输机为研究对象。该飞机结构模型和气动模型均具有对称性,在使用全机模型分别进行其垂直和横向突风响应分析时,所得动响应结果分别是对称和反对称的。因此本文使用半结构模型分析飞机对突风作用的动响应,提高了计算效率。根据研究目的,对结构模型施加合理的边界条件,计算了飞机的固有振动特性。在连续突风中作用在飞机上的气动力是非定常的,采用偶极子网格法计算。运用样条插值方法实现结构模型与气动模型的连接,样条矩阵由基于薄板理论的无限板样条方法产生。运用MSC/NASTRAN软件,建立了飞机的半结构有限元模型及相应的气动有限元模型,计算其在垂直和横向连续突风作用下的动响应。按照运输类飞机适航标准的要求,采用设计包线法确定限制突风载荷。本文不仅计算了飞机个别重点站位处的限制突风载荷,还计算了机身、机翼、垂尾及平尾上所有站位处的限制突风载荷,并做出了限制突风载荷响应包线。
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