CN111222268A - 安装应急漂浮系统的直升机短翼水上迫降强度计算方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于直升机水上迫降机体强度设计领域，公开了一种安装应急漂浮系统的直升机短翼水上迫降强度计算方法，包括：确定直升机短翼的主承力结构；建立主承力结构的有限元仿真模型；根据水上迫降顺序确定主承力结构的多个着水状态；确定每个着水状态下主承力结构的载荷；将每个着水状态下主承力结构的载荷加载到主承力结构的有限元仿真模型上；依次计算直升机短翼水上迫降时多个着水状态下主承力结构的静强度，满足静强度设计要求。

Description

安装应急漂浮系统的直升机短翼水上迫降强度计算方法
技术领域
本发明属于直升机水上迫降机体强度设计领域，具体涉及一种安装应急漂浮系统的直升机短翼水上迫降强度计算方法。
背景技术
水上迫降将是直升机在海上飞行保障乘员安全的最后一道防线，是必须首先解决的关键技术问题。目前常规直升机大都采用安装应急漂浮系统来确保水上迫降的成功，同时直升机结构必须设计成着水后确保结构的完整性。
目前国内外主要针对直升机结构着水耦合进行响应分析，其缺点是：第一、未有详细的对机体尤其安装应急漂浮系统的短翼进行结构水上迫降后的整个过程的强度计算方法；第二、缺乏短翼安装应急漂浮系统水上迫降后的整个动态过程中外载分析、建模要求等。
发明内容
针对上述背景技术中的问题，本发明的目的在于提供一种安装应急漂浮系统的直升机短翼水上迫降强度计算方法，满足静强度设计要求。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案予以实现。
安装应急漂浮系统的直升机短翼水上迫降强度计算方法，所述方法包括：
(1)确定直升机短翼的主承力结构；
(2)建立主承力结构的有限元仿真模型；
(3)根据水上迫降顺序确定主承力结构的多个着水状态；
(4)确定每个着水状态下主承力结构的载荷；
(5)将每个着水状态下主承力结构的载荷加载到主承力结构的有限元仿真模型上；
(6)依次计算直升机短翼水上迫降时多个着水状态下主承力结构的静强度。
本发明技术方案的特点和进一步的改进为：
(1)中确定直升机短翼的主承力结构包括两种情况：直升机短翼为主承力结构，或者直升机短翼和起落架为主承力结构。
(3)中根据水上迫降顺序确定主承力结构的多个着水状态，具体为：
状态11：起落架先触水随后短翼着水；
状态12：起落架及短翼均着水，此时应急漂浮系统打开；
状态13：短翼及打开的应急漂系统完全浸没于水中。
(4)确定每个着水状态下主承力结构的载荷，具体为：
状态11中，主承力结构的载荷为起落架第一着水载荷L1；
状态12中，主承力结构的载荷包括起落架第二着水载荷L2、短翼第一着水载荷Q1、应急漂浮系统绑带连接短翼第一接头载荷Fij1、应急漂浮系统与短翼第一接触载荷P1，其中，ij代表应急漂浮系统绑带连接短翼接头的第i个接头的第j方向；
状态13中，主承力结构的载荷包括应急漂浮系统绑带连接短翼第一接头载荷Gij1、应急漂浮系统与短翼第一接触载荷N1，其中，ij代表应急漂浮系统绑带连接短翼接头的第i个接头的第j方向。
当直升机短翼为主承力结构时，(3)中根据水上迫降顺序确定主承力结构的多个着水状态，具体为：
状态21：短翼着水，应急漂浮系统打开；
状态22：短翼及打开的应急漂系统完全浸没于水中。
(4)确定每个着水状态下主承力结构的载荷，具体为：
状态21中，主承力结构的载荷包括短翼第二着水载荷Q2、应急漂浮系统绑带连接短翼第二接头载荷Fij2、应急漂浮系统与短翼第二接触载荷P2，其中，ij代表应急漂浮系统绑带连接短翼接头的第i个接头的第j方向；
状态22中，主承力结构的载荷包括应急漂浮系统绑带连接短翼第二接头载荷Gij2、应急漂浮系统与短翼第二接触载荷N2，其中，ij代表应急漂浮系统绑带连接短翼接头的第i个接头的第j方向。
(5)具体包括：
(a)起落架第一着水载荷L1、起落架第二着水载荷L2通过MPC模拟加载至起落架接头上；
(b)短翼第一着水载荷Q1通过MPC模拟加载至短翼结构上；
(c)应急漂浮系统绑带连接短翼第一接头载荷Fij1、应急漂浮系统绑带连接短翼第一接头载荷Gij1通过MPC模拟加载至短翼接头上；
(d)应急漂浮系统与短翼第一接触载荷P1、应急漂浮系统与短翼第一接触载荷N1通过total load模拟加载至应急漂浮系统与短翼接触处主承力结构上。
(5)具体包括：
(a)短翼第二着水载荷Q2通过MPC模拟加载至短翼结构上；
(b)应急漂浮系统绑带连接短翼第二接头载荷Fij2、应急漂浮系统绑带连接短翼第二接头载荷Gij2通过MPC模拟加载至短翼接头上；
(d)应急漂浮系统与短翼第二接触载荷P2、应急漂浮系统与短翼第二接触载荷N2通过total load模拟加载至应急漂浮系统与短翼接触处主承力结构上。
本发明的有益效果：全面分析了短翼安装应急系统在水上迫降过程中各状态下的受载情况；给出了短翼安装应急漂浮系统水上迫降有限元仿真的建模要点以及分析方法。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种安装应急漂浮系统的直升机短翼水上迫降强度计算方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供一种直升机短翼安装应急漂浮系统水上迫降强度计算方法，基于已有的各状态载荷，参照图1，强度计算的步骤如下：
1、确定直升机短翼的主承力结构，并确定该结构是否连接起落架。
2、基于MSC.Patran有限元仿真软件，准确地建立短翼主承力结构的有限元仿真模型，若结构连接起落架需建立起落架连接结构的有限元仿真模型，按照实际情况施加约束。
3、准确地给出各状态下的载荷：
如短翼连接起落架，按水上迫降顺序分工况进行不同载荷施加。水上迫降顺序由前到后依次为：
状态1：起落架先触水随后短翼着水；
状态2：起落架及短翼均着水，此时应急漂浮系统打开；
状态3：短翼及打开的应急漂系统完全浸没于水中。
状态1中，载荷为起落架着水载荷L1；
状态2中，载荷包括1、起落架着水载荷L2；2、短翼着水载荷Q；3、应急漂浮系统绑带连接短翼接头载荷Fij(i代表第i个接头，j代表第j方向)；4、应急漂浮系统与短翼接触载荷P。
状态3中，载荷包括1、应急漂浮系统绑带连接短翼接头载荷Gij(i代表第i个接头，j代表第j方向)；2、应急漂浮系统与短翼接触载荷N。
如短翼未连接起落架，则按水上迫降顺序分工况进行不同载荷施加。水上迫降顺序由前到后依次为：1、短翼着水，此时应急漂浮系统打开；2、短翼及打开的应急漂系统完全浸没于水中。载荷类型与[3]中一致。
4、准确地建立加载模型：
(1)L1、L2载荷通过MPC模拟加载至起落架接头上；
(2)Q载荷通过MPC模拟加载至短翼主承力结构上；
(3)Fij、Gij载荷通过MPC模拟加载至短翼接头上；
(4)P、N均布载荷通过total load模拟加载至应急漂浮系统与短翼接触处主承力结构上。
5、分工况依次对短翼结构进行强度计算，采用MSC.Nastran后处理分析软件进行静态分析，经过强度计算，给出相关强度结论。
本发明的优点是：一、全面分析了短翼安装应急系统在水上迫降过程中各状态下的受载情况；二、给出了短翼安装应急漂浮系统水上迫降有限元仿真的建模要点以及分析方法。
以上所述，仅为本发明的具体实施例，对本发明进行详细描述，未详尽部分为常规技术。但本发明的保护范围不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.安装应急漂浮系统的直升机短翼水上迫降强度计算方法，其特征在于，所述方法包括：
(1)确定直升机短翼的主承力结构；
(2)建立主承力结构的有限元仿真模型；
(3)根据水上迫降顺序确定主承力结构的多个着水状态；
(4)确定每个着水状态下主承力结构的载荷；
(5)将每个着水状态下主承力结构的载荷加载到主承力结构的有限元仿真模型上；
(6)依次计算直升机短翼水上迫降时多个着水状态下主承力结构的静强度。
2.根据权利要求1所述的安装应急漂浮系统的直升机短翼水上迫降强度计算方法，其特征在于，(1)中确定直升机短翼的主承力结构包括两种情况：直升机短翼为主承力结构，或者直升机短翼和起落架为主承力结构。
3.根据权利要求1所述的安装应急漂浮系统的直升机短翼水上迫降强度计算方法，其特征在于，当直升机短翼和起落架为主承力结构时，(3)中根据水上迫降顺序确定主承力结构的多个着水状态，具体为：
状态11：起落架先触水随后短翼着水；
状态12：起落架及短翼均着水，此时应急漂浮系统打开；
状态13：短翼及打开的应急漂系统完全浸没于水中。
4.根据权利要求3所述的安装应急漂浮系统的直升机短翼水上迫降强度计算方法，其特征在于，(4)确定每个着水状态下主承力结构的载荷，具体为：
状态11中，主承力结构的载荷为起落架第一着水载荷L1；
状态12中，主承力结构的载荷包括起落架第二着水载荷L2、短翼第一着水载荷Q1、应急漂浮系统绑带连接短翼第一接头载荷Fij1、应急漂浮系统与短翼第一接触载荷P1，其中，ij代表应急漂浮系统绑带连接短翼接头的第i个接头的第j方向；
状态13中，主承力结构的载荷包括应急漂浮系统绑带连接短翼第一接头载荷Gij1、应急漂浮系统与短翼第一接触载荷N1，其中，ij代表应急漂浮系统绑带连接短翼接头的第i个接头的第j方向。
5.根据权利要求1所述的安装应急漂浮系统的直升机短翼水上迫降强度计算方法，其特征在于，当直升机短翼为主承力结构时，(3)中根据水上迫降顺序确定主承力结构的多个着水状态，具体为：
状态21：短翼着水，应急漂浮系统打开；
状态22：短翼及打开的应急漂系统完全浸没于水中。
6.根据权利要求5所述的安装应急漂浮系统的直升机短翼水上迫降强度计算方法，其特征在于，(4)确定每个着水状态下主承力结构的载荷，具体为：
状态21中，主承力结构的载荷包括短翼第二着水载荷Q2、应急漂浮系统绑带连接短翼第二接头载荷Fij2、应急漂浮系统与短翼第二接触载荷P2，其中，ij代表应急漂浮系统绑带连接短翼接头的第i个接头的第j方向；
状态22中，主承力结构的载荷包括应急漂浮系统绑带连接短翼第二接头载荷Gij2、应急漂浮系统与短翼第二接触载荷N2，其中，ij代表应急漂浮系统绑带连接短翼接头的第i个接头的第j方向。
7.根据权利要求4所述的安装应急漂浮系统的直升机短翼水上迫降强度计算方法，其特征在于，(5)具体包括：
(a)起落架第一着水载荷L1、起落架第二着水载荷L2通过MPC模拟加载至起落架接头上；
(b)短翼第一着水载荷Q1通过MPC模拟加载至短翼结构上；
(c)应急漂浮系统绑带连接短翼第一接头载荷Fij1、应急漂浮系统绑带连接短翼第一接头载荷Gij1通过MPC模拟加载至短翼接头上；
(d)应急漂浮系统与短翼第一接触载荷P1、应急漂浮系统与短翼第一接触载荷N1通过total load模拟加载至应急漂浮系统与短翼接触处主承力结构上。
8.根据权利要求6所述的安装应急漂浮系统的直升机短翼水上迫降强度计算方法，其特征在于，(5)具体包括：
(a)短翼第二着水载荷Q2通过MPC模拟加载至短翼结构上；
(b)应急漂浮系统绑带连接短翼第二接头载荷Fij2、应急漂浮系统绑带连接短翼第二接头载荷Gij2通过MPC模拟加载至短翼接头上；
(d)应急漂浮系统与短翼第二接触载荷P2、应急漂浮系统与短翼第二接触载荷N2通过total load模拟加载至应急漂浮系统与短翼接触处主承力结构上。
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