CN112380618A - 一种运输直升机客货舱内形快速设计方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于直升机总体设计技术领域，涉及一种运输直升机客货舱内形快速设计方法。包括如下步骤：第一步：根据客货舱有效载荷类别，建立乘员‑座椅、货物‑货盘、车辆‑系留模块化模型；第二步：确定客货舱内形地板宽度WF和长度LF；第三步：确定货物‑货盘模块化模型拐点高度H拐货与车辆‑系留模块化模型拐点高度H拐车；第四步：确定客货舱内形高度H；第五步：确定客货舱不同内形高度的横截面；第六步：利用Catia多截面曲面功能将不同内形高度的横截面结合成客货舱内形三维设计。本发明充分考虑了有效载荷的几何形状、装卸载、系留方式等因素，找到了运输直升机客货舱内形设计方法，实用快捷，能够提高设计效率，并且设计精度更高。
Description
技术领域
本发明属于直升机总体设计技术领域，涉及一种运输直升机客货舱内形快速设计方法。
背景技术
客货舱内形直接影响客货舱气动外形与结构设计，进而影响气动性能与全机结构重量。运输型直升机的客货舱内形设计时，需要考虑有效载荷尺寸、数量、相邻有效载荷的间隙，涉及有效载荷与客货舱壁板的安全间隙、系留方式、有效载荷装卸载/进出舱方式等方面因素，是运输型直升机需要经过相互协调、综合平衡和重复迭代才能实现。
目前客货舱内形设计方法是根据有效载荷种类、尺寸与数量，开展舱内布置，得到货舱的长、宽、高，作为客货舱内形，此方法所得内形过于简单，精度低，且未考虑有效载荷的几何形状、装卸载、系留方式等因素，常导致内形设计颠覆，设计效率低。
发明内容
本发明的目的：针对现有技术的不足，提出一种模块化设计、满足有效载荷装载布置、装卸、系留的运输型直升机客货舱内形快速设计方法，解决目前客货舱内形设计方法设计效率低以及精度低的问题。
本发明的技术方案：一种运输直升机客货舱内形快速设计方法，包括如下步骤：
第一步：根据客货舱有效载荷类别，建立乘员-座椅、货物-货盘、车辆-系留模块化模型；
第二步：确定客货舱内形地板宽度WF和长度LF；
第三步：确定货物-货盘模块化模型拐点高度H拐货与车辆-系留模块化模型拐点高度H拐车；
第四步：确定客货舱内形高度H；
第五步：确定客货舱不同内形高度的横截面；
第六步：利用Catia多截面曲面功能将不同内形高度的横截面结合成客货舱内形三维设计。
在一个可能的实施例中，所述第一步中，所述乘员-座椅模块化模型的建立是通过综合考虑P95人体尺寸与坐姿人机工效，确定长方体空间尺寸，所述空间尺寸参数包括长度L人、宽度W人、高度H人。
在一个可能的实施例中，所述第一步中，所述货物-货盘模块化模型的建立是通过考虑货物与客货舱左右侧壁以及顶棚的通过性安全间隙以确定长方体空间尺寸，所述空间尺寸参数包括长度L货、宽度W货、高度H货。
在一个可能的实施例中，所述第一步中，所述车辆-系留模块化模型的建立是通过考虑车辆左右两侧系留的人机工效操作空间，以及顶棚的通过性安全间隙，以确定长方体空间尺寸，所述空间尺寸参数包括长度L车、宽度W车、高度H车。
在一个可能的实施例中，所述第二步中，具体通过如下步骤确定客货舱内形地板宽度WF和长度LF；
将W货、W车进行比较，当W车值最大时，取WF＝W车，按此宽度下，根据客货舱装载要求分别进行车辆、货物、乘员的布置计算得到LF人、LF货、LF车，取LF人、LF货、LF车中的最大值作为货舱内形地板长度LF；当W车值最小时，则继续进行如下步骤：
当L货-W货≥W人时，则取WF＝L货，按此宽度下，根据客货舱装载要求分别进行车辆、货物、乘员的布置计算得到LF人、LF货、LF车，取LF人、LF货、LF车中的最大值作为货舱内形地板长度LF；
当W货-L货≥W人时，则取WF＝W货，按此宽度下，根据客货舱装载要求分别进行车辆、货物、乘员的布置计算得到LF人、LF货、LF车，取LF人、LF货、LF车中的最大值作为货舱内形地板长度LF。
在一个可能的实施例中，所述第三步中，利用CATIA软件，取客货舱尾舱门打开接地状态与地面的坡度角为α，所述坡度角α的范围为12°-17°，所述模拟车辆进出舱和货物装卸载，分别确定货物-货盘模块化模型拐点高度H拐货与车辆-系留模块化模型拐点高度H拐车。
在一个可能的实施例中，所述第四步中，取H人站、H拐货、H拐车中的最大值作为客货舱内形高度H，其中所述H人站指乘员站立高度，
在一个可能的实施例中，所述H人站可取1800mm。
在一个可能的实施例中，所述第五步中，具体采取如下步骤确定客货舱不同内形高度的横截面：
首先，确定客货舱不同内形高度的宽度，包括最大宽度WMAX、顶部宽度WU；
利用黄金分割系数，确定内形最大宽度WMAX所在高度位置，所述内形最大宽度WMAX的所在高度为0.38*H；
所述最大宽度WMAX为
WMAX＝WF+(50-100)mm
所述顶部宽度WU为：
WU＝0.85×WF
然后，根据顶部高度左端点A、最大宽度左端点B、地板宽度左端点C，利用Catia样条线设计，依次连接顶部高度左端点A、最大宽度左端点B、地板宽度左端点C，其中顶部高度左端点A与顶部高度垂直线相切连续，取张度范围为0.3-0.6，完成横截面左样条线绘制，对称生成右样条线，从而最终确定客货舱内形横截面。
在一个可能的实施例中，所述第六步中，重复所述第五步确定每个不同高度处的横截面，利用Catia多截面曲面功能，将不同高度处的横截面结合形成客货舱三维内形。
本发明有益效果：本发明充分考虑了有效载荷的几何形状、装卸载、系留方式等因素，找到了运输直升机客货舱内形设计方法，实用快捷，能够提高设计效率，并且设计精度更高。
附图说明
图1本发明方法流程图
图2本发明有效载荷装载模拟图
图3客货舱内形截面图
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，一种运输直升机客货舱内形快速设计方法，包括如下步骤：
第一步：根据客货舱有效载荷类别，建立乘员-座椅、货物-货盘、车辆-系留模块化模型；所述乘员-座椅模块化模型的建立是通过综合考虑P95人体尺寸与坐姿人机工效，确定长方体空间尺寸，所述空间尺寸参数包括长度L人＝750mm、宽度W人＝490mm、高度H人＝1350mm；所述货物-货盘模块化模型的建立是通过考虑货物与客货舱左右侧壁的安全间隙各130mm，以及顶棚的通过性安全间隙150mm，以确定长方体空间尺寸，所述空间尺寸参数包括长度L货、宽度W货、高度H货；
所述车辆-系留模块化模型的建立是通过考虑车辆左右两侧系留的人机工效操作空间各500mm，以及顶棚的通过性安全间隙150mm，以确定长方体空间尺寸，所述空间尺寸参数包括长度L车、宽度W车、高度H车；
第二步：确定客货舱内形地板宽度WF和长度LF；
具体通过如下步骤确定客货舱内形地板宽度WF和长度LF；
将W货、W车进行比较，当W车值最大时，取WF＝W车，按此宽度下，根据客货舱装载要求分别进行车辆、货物、乘员的布置计算得到LF人、LF货、LF车，取LF人、LF货、LF车中的最大值作为货舱内形地板长度LF；当W车值最小时，则继续进行如下步骤：
当L货-W货≥490mm时，则取WF＝L货，按此宽度下，根据客货舱装载要求分别进行车辆、货物、乘员的布置计算得到LF人、LF货、LF车，取LF人、LF货、LF车中的最大值作为货舱内形地板长度LF；
当W货-L货≥490mm时，则取WF＝W货，按此宽度下，根据客货舱装载要求分别进行车辆、货物、乘员的布置计算得到LF人、LF货、LF车，取LF人、LF货、LF车中的最大值作为货舱内形地板长度LF；
第三步：确定货物-货盘模块化模型拐点高度H拐货与车辆-系留模块化模型拐点高度H拐车；如图2所示，利用CATIA软件，取客货舱尾舱门打开接地状态与地面的坡度角为12°，模拟车辆进出舱和货物装卸载，分别确定货物-货盘模块化模型拐点高度H拐货与车辆-系留模块化模型拐点高度H拐车；
第四步：确定客货舱内形高度H；取H人站、H拐货、H拐车中的最大值作为客货舱内形高度H，其中所述H人站指乘员站立高度，可取1800mm；
第五步：确定客货舱不同内形高度的横截面；具体采取如下步骤客货舱不同内形高度的横截面：
确定客货舱不同内形高度的宽度，包括最大宽度WMAX、顶部宽度WU；
利用黄金分割系数，确定内形最大宽度WMAX所在高度位置，即0.38*H；
所述最大宽度WMAX为
WMAX＝WF+(50-100)mm
所述顶部宽度WU为：
WU＝0.85*WF
如图3所示，根据顶部高度左端点A、最大宽度左端点B、地板宽度左端点C，利用样条线设计，依次连接顶部高度左端点A、最大宽度左端点B、地板宽度左端点C，其中顶部高度左端点A与顶部高度垂直线相切，张度范围为0.3-0.6，完成横截面左样条线，对称为右样条线，确定客货舱内形横截面；
第六步：利用Catia多截面曲面功能将不同内形高度的横截面结合成客货舱内形三维设计；
重复所述第五步确定每个不同高度处的横截面，利用Catia多截面曲面功能，结合成客货舱三维内形。
上面对本发明的较佳实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (10)
1.一种运输直升机客货舱内形快速设计方法，其特征在于，包括如下步骤：
第一步：根据客货舱有效载荷类别，建立乘员-座椅、货物-货盘、车辆-系留模块化模型；
第二步：确定客货舱内形地板宽度WF和长度LF；
第三步：确定货物-货盘模块化模型拐点高度H拐货与车辆-系留模块化模型拐点高度H拐车；
第四步：确定客货舱内形高度H；
第五步：确定客货舱不同内形高度的横截面；
第六步：利用Catia多截面曲面功能将不同内形高度的横截面结合成客货舱内形三维设计。
2.根据权利要求1所述的一种运输直升机客货舱内形快速设计方法，其特征在于，所述第一步中，所述乘员-座椅模块化模型的建立是通过综合考虑P95人体尺寸与坐姿人机工效，确定长方体空间尺寸，所述空间尺寸参数包括长度L人、宽度W人、高度H人。
3.根据权利要求2所述的一种运输直升机客货舱内形快速设计方法，其特征在于，所述第一步中，所述货物-货盘模块化模型的建立是通过考虑货物与客货舱左右侧壁以及顶棚的通过性安全间隙以确定长方体空间尺寸，所述空间尺寸参数包括长度L货、宽度W货、高度H货。
4.根据权利要求3所述的一种运输直升机客货舱内形快速设计方法，其特征在于，所述第一步中，所述车辆-系留模块化模型的建立是通过考虑车辆左右两侧系留的人机工效操作空间，以及顶棚的通过性安全间隙，以确定长方体空间尺寸，所述空间尺寸参数包括长度L车、宽度W车、高度H车。
5.根据权利要求4所述的一种运输直升机客货舱内形快速设计方法，其特征在于，所述第二步中，具体通过如下步骤确定客货舱内形地板宽度WF和长度LF；
将W货、W车进行比较，当W车值最大时，取WF＝W车，按此宽度下，根据客货舱装载要求分别进行车辆、货物、乘员的布置计算得到LF人、LF货、LF车，取LF人、LF货、LF车中的最大值作为货舱内形地板长度LF；当W 车值最小时，则继续进行如下步骤：
当L货-W货≥W人时，则取WF＝L货，按此宽度下，根据客货舱装载要求分别进行车辆、货物、乘员的布置计算得到LF人、LF货、LF车，取LF人、LF货、LF车中的最大值作为货舱内形地板长度LF；
当W货-L货≥W人时，则取WF＝W货，按此宽度下，根据客货舱装载要求分别进行车辆、货物、乘员的布置计算得到LF人、LF货、LF车，取LF人、LF货、LF车中的最大值作为货舱内形地板长度LF。
6.根据权利要求5所述的一种运输直升机客货舱内形快速设计方法，其特征在于，所述第三步中，利用CATIA软件，取客货舱尾舱门打开接地状态与地面的坡度角为α，所述坡度角α的范围为12°-17°，所述模拟车辆进出舱和货物装卸载，分别确定货物-货盘模块化模型拐点高度H拐货与车辆-系留模块化模型拐点高度H拐车。
7.根据权利要求6所述的一种运输直升机客货舱内形快速设计方法，其特征在于，所述第四步中，取H人站、H拐货、H拐车中的最大值作为客货舱内形高度H，其中所述H人站指乘员站立高度。.
8.根据权利要求7所述的一种运输直升机客货舱内形快速设计方法，其特征在于，所述H人站可取1800mm。
9.根据权利要求6或7任意一项所述的一种运输直升机客货舱内形快速设计方法，其特征在于，所述第五步中，具体采取如下步骤确定客货舱不同内形高度的横截面：
首先，确定客货舱不同内形高度的宽度，包括最大宽度WMAX、顶部宽度WU；
利用黄金分割系数，确定内形最大宽度WMAX所在高度位置，所述内形最大宽度WMAX的所在高度为0.38*H；
所述最大宽度WMAX为
WMAX＝WF+(50-100)mm
所述顶部宽度WU为：
WU＝0.85×WF
然后，根据顶部高度左端点A、最大宽度左端点B、地板宽度左端点C，利用Catia样条线设计，依次连接顶部高度左端点A、最大宽度左端点B、地板宽度左端点C，其中顶部高度左端点A与顶部高度垂直线相切连续，取张度范围为0.3-0.6，完成横截面左样条线绘制，对称生成右样条线，从而最终确定客货舱内形横截面。
10.根据权利要求9所述的一种运输直升机客货舱内形快速设计方法，其特征在于，所述第六步中，重复所述第五步确定每个不同高度处的横截面，利用Catia多截面曲面功能，将不同高度处的横截面结合形成客货舱三维内形。
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