民机机身耐撞性设计的波纹板布局

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1、第31卷第7期2010年7月航空学报ACTAAERONAUTICAETASTRONAUTICASlNlCAV01．31NO．7July2010文章编号：lOOO一6893(2010)07—1396—07民机机身耐撞性设计的波纹板布局郑建强，向锦武，罗漳平，任毅如(北京航空航天大学航空科学与工程学院，北京100191)CrashworthinessLayoutofCivilAircraftUsingWaved—plateforEnergyAbsorptionZhengJianqiang，XiangJinwu，LuoZha

2、ngping，RenYiru(SchoolofAeronauticScienceandEngineering，BeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Beijing100191，China)摘要：耐撞性是民机机身结构设计的一项重要要求。为了研究以波纹板为吸能结构的机身结构能量吸收特性和冲击响应特性，针对常规的机身构型，提出了3种货舱地板下部波纹板布局形式，建立了相应的机身段有限元模型，对机身垂直撞击刚性地面的情况进行分析。获得了不同布局形式下的波纹板变形模式和能量吸收

3、情况，以及机身段的破坏模式、能量吸收情况和座椅处的过载一时间历程。3种布局的对比分析表明，在机腹隔框下端和蒙皮之间布置波纹板，可以使机身下部结构的破坏模式稳定，显著降低座椅处的过载峰值，缩短高过载脉宽，有效提高机身结构的耐撞性。关键词：耐撞性；波纹板；布局；机身；有限元法中图分类号：V271．1文献标识码：AAbstract：Crashworthinessisanimportantrequirementincivilaircraftstructuraldesign．Inthisarticle，theenergyabso

4、rptioncharacteristicsandimpactresponsecharacteristicsoffuselagestructurearestudiedwithwaved-plateasenergy-absorbingstructure．Threewaved-platelayoutsofsubfloorconcerningthetypicalcivilaircraftfuselagesectionaresuggested．Theverticalimpactingontherigidgroundisanaly

5、zedwithfiniteele—mentmodelestablished．Waved—platedeformationsandenergy-absorption，fuselage’Sfailuremodesandener—gy-absorption，aswellasoverloadtimehistoryatseatsindifferentlayoutsarecomparedindetail．Simulationresultsshowthatthelayoutwithwaved—platebetweenthebotto

6、mframeandskincaneffectivelyimprovethestructuralerashworthinessofcivilaircraft．Thefailuremodesofaircraftfuselagecanbeefficientlycontrolled，theoverloadpeakofseatsissignificantlyreduced，andthepulsewidthofmaximumoverloadisshortened．Keywords：erashworthiness；waved·pla

7、te；layout；fuselages；finiteelementmethod飞机结构的耐撞性设计对于航空安全具有重要意义。适航标准对民用飞机的耐撞性能有明确要求[1]。飞机结构耐撞性设计包括两方面的基本内容：其一是保证客舱结构在坠撞过程中具有良好的完整性，其二是保证乘员承受的冲击过载不超过允许的范围。针对不同类型飞行器，耐撞性设计的能量吸收系统和结构布局形式不同[z-5]。民用运输机由于货舱结构空间大，具有较高的抗坠撞行程，对于耐撞性能有利。大量的实验和理论研究表明，在一定的坠撞条件下，机体结构的能醚吸收能力和冲击响

8、应特性主要与结构布局形式和吸能元件性能有关。因而，近年来开展了收稿日期：2009—12—23：修订日期：20lO—03—25基金项目：国防科工委民机科研资助项目通讯作者：向锦武E—mail：xiangjw@buaa．edu．cn大量针对机身下部结构的耐撞性设计研究，包括采用复合材料圆管、泡沫填充和龙骨梁吸能结构构型等‘6枷]。波纹