CN110543687A - 一种飞机载荷设计方法 - Google Patents

Abstract

一种飞机载荷设计方法，根据载荷设计规范，选定载荷设计的所有计算工况和计算工况对应的原始数据；有一个载荷计算程序，该程序对选定的计算工况的原始数据进行载荷计算；其特征在于，所述的每一个计算工况分别由不同的载荷计算代码表示，每一个载荷计算代码代表该计算工况对应的原始数据，将每一个计算工况的载荷计算代码加载到所述的载荷计算程序中，由载荷计算程序根据载荷计算代码调用对应的原始数据，进行载荷计算。

Description

一种飞机载荷设计方法

技术领域

本发明涉及飞机设计技术，具体是一种飞机载荷设计方法。

背景技术

飞机的外载荷是指飞机在使用过程中，作用在飞机各部位上的空气动力、重力、惯性力和地面反作用力等的总称。飞机载荷设计时，必须找出飞机各个部件最大受载的情况以及载荷的大小及分布，以此作为飞机结构强度设计的依据。

飞机载荷设计，需要选定一个既保证飞行安全又不影响飞机性能的设计规范。根据设计规范要求和工程设计经验选定和处理载荷设计的原始数据。再将规范中的要求抽象为一定的物理模型，并通过数学方法对此模型作出描述。求解出惯性力，并将气动力分布和惯性力分布叠加出净载荷的分布，筛选出临界载荷情况作为强度设计的依据。

随着航空工业的高速发展，飞机载荷的设计方法也发生了日新月异的变化。计算机技术逐渐成为载荷设计的重要工具。在飞机载荷设计中，如何使用计算机进行计算工况的输入、计算和后处理是载荷设计中的重要环节。

飞机的载荷计算工况由不同的受载形式、重量、高度、飞行姿态、舵偏和襟翼偏角参数构成。这些原始数据参数是飞机载荷设计的依据和关键，之后的一切工作都将围绕其有序进行，只有根据飞行包线合理选择飞机的载荷计算工况，才可能得出正确的载荷计算结果。

因此，飞机载荷设计中载荷计算工况的选择和处理直接影响着载荷设计的效率，决定了载荷计算结果的科学性和合理性，是载荷设计环节中至关重要的奠基石。当前，如何利用现代计算机技术规范载荷设计的方法成为了眼下载荷设计人员最关注的问题。

虽然现在有许多针对载荷设计的计算工况输入方法，但这些方法不但操作复杂，实用性差，而且缺乏通用性和对程序的兼容性。目前，飞机载荷设计针对载荷计算工况处理这一模块最常用的方法是用二维表结构建立数据之间的关系，使用较多的是用函数关系描述数据之间的联系。飞机的每个计算工况参数，例如飞机重量、高度、速压、装载方案、舵偏等都各自对应着一个函数(一元或多元)，通过对函数的调用便可以实现对该计算工况参数的选择。但是这种方法只适用于数据量相对较少的部件载荷计算等情况。在进行全机载荷设计工作时，涉及的包线计算工况数量较大，飞机构型、重量、高度。马赫数与工况的组合数据量也成倍地增长。一般情况下飞机的静载荷组合计算工况至少都在数千种以上，先前逐条对各类数据函数进行调用的方法显得程序繁冗死板，可读性差，而且一旦飞机的设计包线发生变化需要更改计算工况，则必须对所有相关的函数进行逐次修改。因此这种只适合数据量较少情况的设计方法已经远远不能满足实际需求。需要一种科学的方法来完善载荷设计中计算工况的处理流程。

发明内容

基于当前通用的载荷设计方法已远不能满足实际需求的现状，特别是载荷计算工况处理这一部分亟需改进，本发明的目的在于提出一种飞机载荷设计方法。

一种飞机载荷设计方法，包含以下内容：1)根据载荷设计规范，选定处理载荷设计的所有计算工况和计算工况对应的原始数据；2)有一个载荷计算程序，该程序对选定的计算工况的原始数据进行载荷计算；其特征在于，所述的每一个计算工况分别由不同的载荷计算代码表示，每一个载荷计算代码代表该计算工况对应的原始数据，将每一个计算工况的载荷计算代码加载到所述的载荷计算程序，由载荷计算程序根据载荷计算代码调用对应的原始数据，进行载荷计算。

本发明的有益效果在于：1)本申请使用载荷计算代码识别和处理的方法对计算程序的兼容性强，计算程序通过预先定义的相关模块内容可以通过对载荷计算代码的识别和“翻译”得到相关的计算高度、速压、马赫数、装载方案、外挂状态、受载类型的原始数据信息，并将其自动赋值给所有相关的函数，方便进行下一步计算；2)操作方便快捷。如需更改计算工况，可以通过对计算代码的修改实现所有计算工况参数的批量修改，无需原先必须对程序中所有相关的函数的赋值进行逐次修改；3)载荷计算代码的编制简单易行。

以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。

具体实施方式

本申请提出的飞机载荷设计方法，根据载荷设计规范，选定处理载荷设计的所有计算工况和计算工况对应的；要求考虑以下因素的原始数据：飞机运行环境，包括空中飞行，地面操纵和着陆冲击；带动力和无动力；不同的高度或马赫数；不同的速度；飞机的重量属性和起落架位置等。

有一个载荷计算程序，该程序对选定的计算工况的原始数据进行载荷计算；特别是，所述的每一个计算工况分别由不同的载荷计算代码表示，每一个载荷计算代码代表该计算工况对应的原始数据，将每一个计算工况的载荷计算代码加载到所述的载荷计算程序，由载荷计算程序根据载荷计算代码调用对应的原始数据，进行载荷计算。

所述的载荷计算代码是一个七位字符串，第一位为机身装载方案字符，包括机身下无装载字符、机身下有装载字符。第二位为机翼装载方案字符，包括机翼下无装载字符、机翼下有装载字符。第三位为飞行高度字符，包括代表不同飞行高度的字符。第四位为飞机质量字符，包括代表不同飞机质量的字符。第五位为飞行速压字符，包括代表不同飞行速压的字符。第六位为飞机受载状态字符，包括飞行情况受载字符和起飞、着陆情况受载字符。第七位为飞机受载代码字符，包括载荷设计规范中对应的所有飞行情况和起飞、着陆情况受载代码。

下面以某型飞机载荷设计时对计算工况的载荷计算代码的定义为例进行说明：

1)根据该型飞机载荷设计中的所有计算工况和计算工况所对应的原始数据，定义一个由七位字符和数字串组合而成的载荷计算代码，分别表示飞机所有的受载情况。例如，代表一个计算工况的载荷计算代码P6G5P0A，其中第一位字符为P，第二位字符为6，第三位字符为G，第四位字符为5，第五位字符为P，第六位字符为0，第七位字符为A。

2)结合计算工况在程序数据库中对上一步中定义的载荷计算代码的每一位字符进行定义：

第一位字符是机身装载方案字符。定义第一位字符可以是P，或者是Q，或者是R。P代表机身下无装载，Q代表机身下挂装I外挂，Q代表机身下挂装II外挂。

第二位字符是机翼载弹方案字符。定义第二位字符可以是1，或者是2，或者是3。1代表机翼只带挂架，2代表机翼下挂载两枚空地导弹，3表示机翼下挂四枚空舰导弹。

第三位字符是飞行高度字符(米)：定义第三位字符可以是G，或者是H，或者是L,或者是M，或者是X。G代表飞机飞行高度为0m，H代表飞机飞行高度为7000m，L代表飞机飞行高度为12000m，M代表飞机飞行高度为18000m，X代表飞机飞行高度为22000m。

第四位字符是飞机质量字符(千克)：定义第四位字符可以是1，或者是2，或者是3，或者是4。1代表飞机质量为71000kg，2代表飞机质量为89000kg，3代表飞机质量为102000kg，4代表飞机质量为119000kg。

第五位字符是飞行速压字符(千克力/平方米)：定义第五位字符可以是P，或者是S，或者是W,或者是V。P代表飞机飞行速压未知待求，S代表飞机飞行速压为3200千克力/平方米，W代表飞机飞行速压为3800千克力/平方米，V代表飞机飞行速压由马赫数和高度确定。

第六位字符是飞机受载状态字符：定义第六位字符可以是0，或者是4。0代表飞机受载状态为飞行状态，4代表飞机受载状态为起飞、着陆状态。

第七位及以后字符是受载代码字符。若第六位字符是0，表示飞机受载状态为飞行状态，定义第七位字符可以是A，或者是D，或者是A',或者是D'，或者是BU，或者是BD,或者是F，或者是F1。分别代表飞机的A情况受载状态，D情况受载状态，A'情况受载状态,D'情况受载状态，BU情况受载状态，BD情况受载状态,F情况受载状态，F1情况受载状态。

若第六位字符是4，表示飞机受载状态为起飞、着陆状态，定义第七位字符可以是E，或者是E'，或者是E'+G'_R,或者是E'+G'_F，或者是R2，或者是R21,或者是E_NS，或者是E_NS1，或者是E'_Z，或者是E'_Z1,或者是E_T，或者是E'_T，或者是E'_T1Z,或者是E+G，或者是R1，或者是R11。分别代表飞机的三点着陆状态、两点着陆，有Px,Py状态、两点着陆，Px逆航向状态、两点着陆，Px顺航向状态、左主起刹车状态、右主起刹车状态、前起、左主起着陆状态、前起、右主起着陆状态、E'着陆考虑振动状态、E'着陆考虑振动,附加惯性力反向状态、E起飞状态、E'起飞状态、E'起飞考虑振动，Y＝0.75G状态、着陆前起前撞击状态、着陆前起侧撞击状态、着陆前起侧撞击状态，Pz反向状态。

3)根据上一步中载荷计算代码各位的不同定义进行组合，进而产生不同的载荷计算代码。将每一个计算工况的载荷计算代码加载到载荷计算程序中，在计算程序中通过特定模块对这些代码进行翻译后，调用对应的原始数据就可得到飞机的飞行参数，再根据飞行参数进行载荷计算。

代码示例如下：

载荷计算代码P1L4P0A：表示机身下无装载，机翼下只带挂架，飞机高度12000m，飞机质量119000kg，速压未知待求，计算飞行状态下A受载情况的载荷；

载荷计算代码Q2H1S0D'：表示机身下挂装I外挂，机翼下挂2枚空地导弹，飞机高度7000m，飞机质量71000kg，速压3200千克力/平方米，计算飞行状态下D'受载情况的载荷；

载荷计算代码R3G2P4E'+G'_R：:表示表示机身下挂II外挂，机翼下挂4枚空舰导弹，飞机高度0m，飞机质量89000kg，速压未知待求，计算地面起飞、着陆状态下E'+G'_R受载情况的载荷；

载荷计算代码P2G3P4R1_PZ1：表示表示机身下无装载，机翼下挂4枚空舰导弹外挂，飞机高度0m，飞机质量102000kg，速压未知待求，计算地面起飞、着陆状态下R1_PZ1受载情况的载荷；

……

计算程序中识别载荷计算代码的部分程序如下：

subroutine translate_code

dimension g(10)

character codes(18)*12

common/wingld_fslgld/idfload

common/f_case_inform/inm

common/drct_ht_sign/idf_tl_dld

data codes/'A','D',"A'","D'",'BU','BD',

'F','PWTF','PWTF_BDCH','CWJD','CWTF',

'JD2+CWTF',"A'_BDCH+CWTF",'PWTF+CWTF',

'BU+JD1+CWTF','BD+JD1+CWTF','BU+JD1+CWJD',

'BD+JD1+CWJD'/飞行情况工况代码/

if(cod(3:3).eq.'G')a(1)＝get_lib_nmb(0,1)

if(cod(3:3).eq.'H')a(1)＝get_lib_nmb(0,2)

if(cod(3:3).eq.'I')a(1)＝get_lib_nmb(0,3)

……/读取并存储飞行高度/

if(cod(4:4).eq.'1')a(4)＝get_lib_nmb(0,10)

if(cod(4:4).eq.'2')a(4)＝get_lib_nmb(0,11)

if(cod(4:4).eq.'3')a(4)＝get_lib_nmb(0,12)

……/读取并存储飞机重量/

if(cod(6:6).eq.'4')then

if(cod(7:18).eq.'E')icode＝21

if(cod(7:18).eq."E'")icode＝22

if(cod(7:18).eq."E'+G'_R")icode＝23

……/读取并存储地面情况工况代码/

Claims (9)

1.一种飞机载荷设计方法，包含以下内容：1)根据载荷设计规范，选定载荷设计的所有计算工况和计算工况对应的原始数据；2)有一个载荷计算程序，该程序对选定的计算工况的原始数据进行载荷计算；其特征在于，所述的每一个计算工况分别由不同的载荷计算代码表示，每一个载荷计算代码代表该计算工况对应的原始数据，将每一个计算工况的载荷计算代码加载到所述的载荷计算程序，由载荷计算程序根据载荷计算代码调用对应的原始数据，进行载荷计算。

2.如权利要求1所述的飞机载荷设计方法，其特征在于，所述的载荷计算代码是一个七位字符串，第一位为机身装载方案字符、第二位为机翼装载方案字符、第三位为飞行高度字符、第四位为飞机质量字符、第五位为飞行速压字符、第六位为飞机受载状态字符、第七位为飞机受载代码字符。

3.如权利要求1或2所述的飞机载荷设计方法，其特征在于，所述的载荷计算代码的第一位机身装载方案字符，包括机身下无装载字符、机身下有装载字符。

4.如权利要求1或2所述的飞机载荷设计方法，其特征在于，所述的载荷计算代码的第二位机翼装载方案字符，包括机翼下无装载字符、机翼下有装载字符。

5.如权利要求1或2所述的飞机载荷设计方法，其特征在于所述的载荷计算代码的第三位飞机飞行高度字符，包括代表不同飞行高度的字符。

6.如权利要求1或2所述的飞机载荷设计方法，其特征在于所述的载荷计算代码的第四位飞机质量字符，包括代表不同飞机质量的字符。

7.如权利要求1或2所述的飞机载荷设计方法，其特征在于所述的载荷计算代码的第五位飞机飞行速压字符，包括代表不同飞行速压的字符。

8.如权利要求1或2所述的飞机载荷设计方法，其特征在于所述的载荷计算代码的第六位飞机受载状态字符，包括飞行情况受载字符和起飞、着陆情况受载字符。

9.如权利要求1或2所述的飞机载荷设计方法，其特征在于所述的载荷计算代码的第七位飞机受载代码字符，包括载荷设计规范中对应的所有飞行情况和起飞、着陆情况受载代码。