飞机油箱内燃油在油箱壁面的运动下将发生晃动,晃动的燃油又冲击油箱壁面使壁面发生变形,这种飞机油箱壁面与燃油晃动相互耦合的问题便是飞机油箱晃动问题,是典型的流固耦合问题。飞机油箱晃动问题对飞机油箱结构的安全性和飞行操控性都有着重大影响,尤其在飞机执行空间机动飞行时,机动过程中飞机将产生大过载,油箱在承受燃油晃动冲击的同时还承受大过载惯性力的作用,这种情况下的飞机油箱晃动问题更加复杂,因此对机动飞行过程中的飞机油箱晃动流固耦合问题进行研究具有重要意义。飞机油箱晃动流固耦合问题在求解燃油晃动流场特征的同时还要求解油箱结构的动态响应,涉及到流体和固体的求解,考虑到计算流体力学在求解流体特征方面的优势和有限元法在求解固体响应方面的特长,本文联合有限元软件ABAQUS与计算流体力学软件Star-CCM+进行大过载机动飞行过程中的飞机油箱晃动流固耦合动力学分析,以某型飞机整体油箱为研究对象对半滚倒转和正常盘旋两种机动飞行下的燃油晃动特征和油箱结构响应进行了相应探究。经过对计算方法的验证和对比,证明本文方法可用于飞机油箱晃动流固耦合问题的研究,并且采用单向流固耦合方法更为合适。半滚倒转油箱晃动分析结果表明,燃油晃动和油箱应力应变均随着过载而变化,机动过载对结构动态响应的影响大于燃油晃动冲击;随着过载增大,燃油晃动逐渐减缓并聚集于油箱下半部,部件应力应变变化趋于稳定;不同充液率下,燃油冲击油箱壁面形式不同,随着充液率增加除上蒙皮外部件应力均增加,燃油晃动稳定时间增加。正常盘旋油箱晃动分析结果表明,流场特征和结构响应先随油箱滚转变化后随机动过载变化;满油状态下流场特征和结构响应均受惯性力主导;非满油状态下燃油在进入阶段晃动剧烈并产生较大冲击压力,随着充液率增加冲击时间提前,匀速盘旋阶段燃油在过载作用下逐渐聚集于油箱底部,充液率越大燃油稳定越快;充液率较低时,油箱滚转对部件应力的影响程度较大,而充液率较高时,盘旋过载对部件应力的影响程度较大。半滚倒转和正常盘旋机动过程中,燃油晃动在大过载阶段趋于稳定,晃动减缓,但此阶段的流场压力、油箱应力应变数值较大,可见机动过载对飞机油箱晃动的流固耦合效应有着重大影响。