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民用飞机风挡抗鸟撞的数值分析与适航技术研究

陈佳慧  
【摘要】:鸟撞一直都是航空安全的隐患,随着航空运输业的快速发展,鸟撞问题并没有得到相应的改善。飞机航班的增加、飞机速度的提高反而使得鸟撞问题越来越不容忽视。美国野生动物撞击数据库统计,鸟撞飞机风挡的次数占鸟撞总数的16%,位居首位,因此有必要对风挡的鸟撞研究予以更多的重视。目前,层合风挡被越来越多的运用到大型民用飞机上。相比于单层风挡结构,层合风挡受撞击后能够吸收更多的能量,稳定性也更好,同等重量下具有更好的强度和刚度。但是对于鸟撞层合风挡的研究还相对较少,主要集中在对夹层板的研究上。因此,本文对某大型民用飞机的层合风挡进行了鸟撞动响应分析,以期给大型民用飞机层合风挡的适航审定以及设计给予一定的参考。本文首先概述了欧美国家适航鸟撞条款的发展历史,以及在发展过程中欧美国家在相关条款上关于鸟体重量的争议,深入分析了我国运输类飞机适航符合性验证中相关的鸟撞适航条款,探讨了鸟撞符合性验证方法体系,为鸟撞问题的分析提供适航规章的审定基础。其次,对构建鸟撞分析模型需要考虑的多种因素进行了分析,包括鸟体模型的几何模型、本构模型、单元类型,风挡模型的几何模型、材料及其本构模型、风挡边界条件,以及撞击角度、撞击位置、撞击速度等鸟撞工况,为鸟撞问题确立合适的建模基础。在这两者的基础上,形成了CATIA-ANS YS-DYNA联合建模求解的数值分析方法体系,为了验证该体系的可行性,在已有鸟撞试验数据的的基础上,进行了对比数值分析,之后,在此数值分析方法体系上建立了某大型民用飞机风挡鸟撞的有限元数值分析模型,模拟了鸟撞层合风挡的撞击过程,分析了层合风挡遭受鸟撞后的受力情况及破坏形式。


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