某型飞机机翼前缘抗鸟撞结构设计与试验验证

任冀宾 王斌 王振 刘军 索涛 李玉龙

任冀宾, 王斌, 王振, 刘军, 索涛, 李玉龙. 某型飞机机翼前缘抗鸟撞结构设计与试验验证[J]. 爆炸与冲击, 2019, 39(2): 025101. doi: 10.11883/bzycj-2017-0407
引用本文: 任冀宾, 王斌, 王振, 刘军, 索涛, 李玉龙. 某型飞机机翼前缘抗鸟撞结构设计与试验验证[J]. 爆炸与冲击, 2019, 39(2): 025101. doi: 10.11883/bzycj-2017-0407
REN Jibin, WANG Bin, WANG Zhen, LIU Jun, SUO Tao, LI Yulong. Design and experimental verification of a wing leading edge structure[J]. Explosion And Shock Waves, 2019, 39(2): 025101. doi: 10.11883/bzycj-2017-0407
Citation: REN Jibin, WANG Bin, WANG Zhen, LIU Jun, SUO Tao, LI Yulong. Design and experimental verification of a wing leading edge structure[J]. Explosion And Shock Waves, 2019, 39(2): 025101. doi: 10.11883/bzycj-2017-0407

某型飞机机翼前缘抗鸟撞结构设计与试验验证

doi: 10.11883/bzycj-2017-0407
基金项目: 

国家自然科学基金项目 11527803

国家自然科学基金项目 11522220

国家自然科学基金项目 11772268

国家自然科学基金项目 11372256

详细信息
    作者简介:

    任冀宾(1978-), 男, 硕士, 研究员, walker21@126.com

    通讯作者:

    索涛(1979-), 男, 博士, 教授, suotao@nwpu.edu.cn

  • 中图分类号: O383;V214.6

Design and experimental verification of a wing leading edge structure

  • 摘要: 针对某型飞机机翼前缘抗鸟撞性能不满足适航要求的问题,采用"数值仿真-试验验证-再仿真"的研究思路,对该结构进行了抗鸟撞优化设计。首先,通过有限元数值仿真,分别对具有三角板结构和前墙结构的两种新型前缘结构抗鸟撞能力进行了分析。仿真结果表明:具有前墙结构的机翼前缘抗鸟撞能力优于原始结构和带三角板结构的机翼前缘;在鸟撞过程中,这种具有前墙结构的机翼前缘通过利用破损蒙皮继续变形吸能的方式提高了结构的抗鸟撞性能。基于此,对带前墙结构的机翼前缘进行了抗鸟撞试验,一方面验证了数值模拟方法的准确性,另一方面验证了前墙结构的抗鸟撞效果。最后,采用数值仿真方法对带前墙结构的机翼前缘结构进行了参数分析,得到了前缘蒙皮厚度和前墙厚度与结构抗鸟撞性能的关系,并基于结构承载和抗鸟撞能力的综合要求,确定了最终结构参数。分析表明,优化后的机翼前缘结构不仅满足抗鸟撞要求,而且实现结构减重30%。
  • 图  1  鸟体SPH模型

    Figure  1.  The SPH model of the bird

    图  2  机翼前缘结构示意图

    Figure  2.  Schematic structure of the wing edge

    图  3  三角板结构

    Figure  3.  Schemactic structure of the angular plate

    图  4  三角板结构鸟撞后的形貌

    Figure  4.  The angular plate after bird strike

    图  5  鸟体姿态的变化

    Figure  5.  Change of the bird posture

    图  6  前墙结构

    Figure  6.  Schematic structure of the front wall

    图  7  前墙结构鸟撞后的形貌

    Figure  7.  The front wall after bird strike

    图  8  3种结构蒙皮能量的变化对比

    Figure  8.  Comparison of the skin's energy changes of the three structures

    图  9  带前墙结构中蒙皮和前墙能量的变化

    Figure  9.  Energy changes of the skin and front wall in the front-wall structure

    图  10  机翼前缘试验件

    Figure  10.  The test article of the wing edge structure

    图  11  试验装置

    Figure  11.  Experimental apparatus

    图  12  试验撞击过程与模拟结果对比

    Figure  12.  Comparison of the striking process between experiment and simulation

    图  13  试验测试应变与模拟结果对比

    Figure  13.  Comparison of strain between experiment and simulation

    图  14  试验件鸟撞后形貌图与模拟结果对比

    Figure  14.  Comparison of the structure after bird strike between experiment and simulation

    图  15  前墙最大位移和蒙皮吸能随蒙皮厚度的变化

    Figure  15.  Changes of the maximum displacement of the front wall and the energy absorbed by the skin with the thickness of the skin

    图  16  前墙厚度对其最大位移和吸收能量的影响

    Figure  16.  Influences of the thickness of the front-wall on the maximum diaplacement of the front-wall and the energy absorbed by the front-wall

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出版历程
  • 收稿日期:  2017-11-10
  • 修回日期:  2018-03-27
  • 刊出日期:  2019-02-05

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