通用飞机机身结构抗坠撞特性计算机模拟研究

论文摘要

随着通用航空业的不断发展,飞行事故也日益增加,飞行员的人身安全应当得到更好的保障。为此,近年飞机结构抗坠撞的研究逐渐增加。国内通用航空业近期发展很快,对飞机的抗坠撞能力研究有比较迫切的市场需求。本文通过对飞机抗坠撞技术的设计准则、设计方法和试验方法的研究,进行了AC500飞机的坠撞仿真分析。首先深入分析了坠撞条件、坠撞载荷以及有关抗坠撞规范条文,比较了不同规范下抗坠撞要求的区别,确定了AC500型飞机取证需要的实验条件;然后分析可能导致乘员损伤的飞机坠撞结构损坏,提出通过能量吸收保护乘员的机身结构抗坠撞设计准则,给出了一些机身结构的抗坠撞设计措施;介绍了AC500型飞机的抗坠撞设计要求和该机的抗坠撞设计特点,在该机三维电子样机的基础上建立了机身结构有限元模型,然后根据规范规定的实验条件对该机进行了瞬态动力学仿真模拟研究,并对结果进行了分析和比较。获得仿真结果以后,参照前述抗坠撞设计措施提出了改进AC500飞机抗坠撞设计的建议。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 通用航空
• 1.2 国内外研究概况
• 1.3 研究背景
• 1.4 主要研究内容
• 第二章 可生存事故及规范
• 2.1 可生存事故
• 2.1.1 可生存事故的概念
• 2.1.2 可生存事故的参数统计分析
• 2.1.3 人体的耐受能力
• 2.2 飞机抗坠撞规范
• 2.2.1 乘员座椅/约束系统
• 2.2.2 机体结构抗坠撞
• 2.3 本章小结
• 第三章 机体结构抗坠撞设计
• 3.1 概述
• 3.2 抗坠撞设计准则
• 3.2.1 一般要求
• 3.2.2 强度和变形
• 3.3 机身结构抗坠毁设计
• 3.3.1 能量和动量关系
• 3.3.2 改善抗坠撞性能可能采用的设计
• 3.3.3 复合材料结构抗坠撞设计
• 3.4 AC500 飞机抗坠撞设计
• 3.5 本章小结
• 第四章 飞机坠撞数值模拟理论
• 4.1 Lagrange 法
• 4.1.1 构形描述及质量守恒方程
• 4.1.2 运动微分方程
• 4.1.3 能量方程
• 4.1.4 结构有限元离散化
• 4.2 飞机碰撞模拟单元
• 4.2.1 Hughes-Liu 单元
• 4.2.2 Blytskho -Tsay 单元
• 4.3 时间积分算法
• 4.3.1 显式中心差分法
• 4.3.2 中心差分法的稳定性
• 4.4 本章小结
• 第五章 AC500 飞机抗坠撞设计、试验与分析
• 5.1 飞机抗坠撞实验验证与仿真条件
• 5.1.1 兰利研究中心AGATE 复合材料机身飞机全机坠撞试验
• 5.1.2 农林五型飞机适撞性试验
• 5.2 AC500 飞机坠撞试验仿真分析
• 5.2.1 方法与工具
• 5.2.2 模型
• 5.2.3 结果
• 5.3 对AC500 飞机抗坠撞结构改进的建议
• 5.4 本章小结
• 第六章 全文工作总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文
• 在学期间参与的项目