29 卷 3 期 第 第 2008 年 月 5
航 空 学 报 AC TA A ERONAU TICA ET ASTRONAU TICA SIN ICA
收稿日期 :2007208202 ; 修订日期 :2008204207 通讯作者 : 陈国平 E2mail :gpchen @nuaa. edu. cn
燃油系统是飞机结构的重要组成部分 , 油箱 结构的耐撞性能对飞机结构的整体耐撞性具有非 常重要的影响 。在坠撞或硬着陆情况下 , 油箱结 构有可能在强冲击载荷作用下遭到破坏 , 从而导 致燃油泄漏 ,引发火灾[ 123 ] 。对直升机的坠撞伤亡 事故的调查研究结果表明 , 绝大多数人员伤亡都 是因油箱结构破坏引发火灾所导致的 [ 2 ] ,因此 ,燃 油系统的耐撞性就成为了直升机结构的耐撞性设 计的重点研究对象 [ 4 ] 。国外 , 对油箱结构的耐撞 性非常重视 。为了研究油箱结构的耐撞性 , 国外 开展了大量的油箱结构及带油箱系统的机身结构
文章编号 :100026893 ( 2008) 0320627207
survive crash co nditions.
带油箱结构的机身框段坠撞仿真分析
何欢 , 陈国平 , 张家滨
( 南京航空航天大学 振动工程研究所 , 江苏 南京 210016)
Crash Simulation of Fuselage Section with Fuel Tank
He Huan , Chen Guoping , Zhang J iabin
Nanjing 210016 , China)
( Instit ute of Vibratio n Engineering Research , Nanjing U niversity of Aeronautics and Ast ro nautics ,
摘 : 主要研究了任意拉格朗日/ 欧拉耦合方法计算带油箱的机身框段的坠撞过程 。首先 ,建立了带油箱 要 结构的机身框段坠撞分析模型 ,包括机身框段结构模型和欧拉流体模型 。采用水代替油箱内部燃油 ,考虑了 装水量和机身框段最大垂向压缩位移 、 最大过载和能量吸收等参数之间的关系 。通过仿真分析 ,揭示了冲击 载荷作用下油箱内部燃油量对机身框段各个部分结构的损伤破坏的影响 。研究指出 ,在垂直撞击环境下 ,机 急着陆或可生存坠撞事故发生前 ,飞行员所应采取的紧急措施 。 关键词 : 任意拉格朗日/ 欧拉耦合 ; 耐撞性 ; 油箱结构 ; 机身框段 中图分类号 : V221 文献标识码 : A
不同装水量对机身框段耐撞性的影响 。分析了坠撞过程中的液体晃动和泼溅与机身坠撞响应的影响 ,给出了
身加强框和蒙皮是主要的吸能结构 。在油箱内装水量多的情况下 ,油箱结构的吸能作用不能忽略 。给出了应
Abstract : A numerical model fo r t he crash simulatio n of a f uselage sectio n wit h a f uel tank is developed in t his
el tank and an Eulerian model of t he water inside t he f uel tank , which is used instead of f uel. Crashwort hiness
of t he f uselage section under t he influence of t he water volume inside t he f uel tank is taken into account . How
paper. The fluid2st ruct ure interaction is co nsidered in t he impact simulation using t he arbit rary Lagrangian/ Key words : arbit rary Lagrangian/ Eulerian coupling ; crashwort hiness ; f uel tank ; f uselage sectio n
tionship is established between t he water volume and t he maximal vertical impact displacement , overload and energy abso rption of t he f uselage sectio n. Simulation result s reveal t he relationship between t he f uel weight and t he respo nses and failure of t he f uselage sectio n. Numerical result s show t hat mo st of t he impact energy is when t here is a lot of water in it . Reco mmendations are made to t he pilot s to deal wit h emergency landing or
absorbed by t he stiffening f rame and out2skin , and t hat t he energy absorbed by t he f uel tank cannot be igno red
t he water slo shing inside t he f uel tank influences t he defo rmation of t he f uselage section is analyzed. The rela2
Eulerian coupling met hod. The whole model co nsist s of a finite element model of t he f uselage sectio n wit h a f u2
或整机结构坠撞试验 , 同时也开展了一系列的仿 真分析研究 [ 529 ] 。近年来 ,国内对飞机结构的坠撞 安全性问题开始重视 , 一些学者投入到相关研究 领域 ,取得了一系列的研究成果 。这些研究成果 多集中于飞机起落架以及一些结构部件的抗冲击 性能等方面 [ 10213 ] ,尚未从整体上考虑油箱 、 座椅约 束系统等重要结构的耐撞性问题 。 国外开展一系列的试验和仿真分析来研究油 箱结构的耐撞性 , 一方面用于检验现有设计的可 靠性和计算分析程序的有效性 , 积累设计经验和 仿真分析经验 ; 另一方面则用于直接评价试验油 箱是否满足一系列民/ 军机设计规范 [ 2 ,8 ,14 ] 。 过去的仿真分析研究很少涉及到液态燃油对
Vol1 29 No1 3 May 2008
飞行翻译公司 www.aviation.cn 本文链接地址：带油箱结构的机身框段坠撞仿真分析.pdf
航 空 学 报 AC TA A ERONAU TICA ET ASTRONAU TICA SIN ICA
收稿日期 :2007208202 ; 修订日期 :2008204207 通讯作者 : 陈国平 E2mail :gpchen @nuaa. edu. cn
燃油系统是飞机结构的重要组成部分 , 油箱 结构的耐撞性能对飞机结构的整体耐撞性具有非 常重要的影响 。在坠撞或硬着陆情况下 , 油箱结 构有可能在强冲击载荷作用下遭到破坏 , 从而导 致燃油泄漏 ,引发火灾[ 123 ] 。对直升机的坠撞伤亡 事故的调查研究结果表明 , 绝大多数人员伤亡都 是因油箱结构破坏引发火灾所导致的 [ 2 ] ,因此 ,燃 油系统的耐撞性就成为了直升机结构的耐撞性设 计的重点研究对象 [ 4 ] 。国外 , 对油箱结构的耐撞 性非常重视 。为了研究油箱结构的耐撞性 , 国外 开展了大量的油箱结构及带油箱系统的机身结构
文章编号 :100026893 ( 2008) 0320627207
survive crash co nditions.
带油箱结构的机身框段坠撞仿真分析
何欢 , 陈国平 , 张家滨
( 南京航空航天大学 振动工程研究所 , 江苏 南京 210016)
Crash Simulation of Fuselage Section with Fuel Tank
He Huan , Chen Guoping , Zhang J iabin
Nanjing 210016 , China)
( Instit ute of Vibratio n Engineering Research , Nanjing U niversity of Aeronautics and Ast ro nautics ,
摘 : 主要研究了任意拉格朗日/ 欧拉耦合方法计算带油箱的机身框段的坠撞过程 。首先 ,建立了带油箱 要 结构的机身框段坠撞分析模型 ,包括机身框段结构模型和欧拉流体模型 。采用水代替油箱内部燃油 ,考虑了 装水量和机身框段最大垂向压缩位移 、 最大过载和能量吸收等参数之间的关系 。通过仿真分析 ,揭示了冲击 载荷作用下油箱内部燃油量对机身框段各个部分结构的损伤破坏的影响 。研究指出 ,在垂直撞击环境下 ,机 急着陆或可生存坠撞事故发生前 ,飞行员所应采取的紧急措施 。 关键词 : 任意拉格朗日/ 欧拉耦合 ; 耐撞性 ; 油箱结构 ; 机身框段 中图分类号 : V221 文献标识码 : A
不同装水量对机身框段耐撞性的影响 。分析了坠撞过程中的液体晃动和泼溅与机身坠撞响应的影响 ,给出了
身加强框和蒙皮是主要的吸能结构 。在油箱内装水量多的情况下 ,油箱结构的吸能作用不能忽略 。给出了应
Abstract : A numerical model fo r t he crash simulatio n of a f uselage sectio n wit h a f uel tank is developed in t his
el tank and an Eulerian model of t he water inside t he f uel tank , which is used instead of f uel. Crashwort hiness
of t he f uselage section under t he influence of t he water volume inside t he f uel tank is taken into account . How
paper. The fluid2st ruct ure interaction is co nsidered in t he impact simulation using t he arbit rary Lagrangian/ Key words : arbit rary Lagrangian/ Eulerian coupling ; crashwort hiness ; f uel tank ; f uselage sectio n
tionship is established between t he water volume and t he maximal vertical impact displacement , overload and energy abso rption of t he f uselage sectio n. Simulation result s reveal t he relationship between t he f uel weight and t he respo nses and failure of t he f uselage sectio n. Numerical result s show t hat mo st of t he impact energy is when t here is a lot of water in it . Reco mmendations are made to t he pilot s to deal wit h emergency landing or
absorbed by t he stiffening f rame and out2skin , and t hat t he energy absorbed by t he f uel tank cannot be igno red
t he water slo shing inside t he f uel tank influences t he defo rmation of t he f uselage section is analyzed. The rela2
Eulerian coupling met hod. The whole model co nsist s of a finite element model of t he f uselage sectio n wit h a f u2
或整机结构坠撞试验 , 同时也开展了一系列的仿 真分析研究 [ 529 ] 。近年来 ,国内对飞机结构的坠撞 安全性问题开始重视 , 一些学者投入到相关研究 领域 ,取得了一系列的研究成果 。这些研究成果 多集中于飞机起落架以及一些结构部件的抗冲击 性能等方面 [ 10213 ] ,尚未从整体上考虑油箱 、 座椅约 束系统等重要结构的耐撞性问题 。 国外开展一系列的试验和仿真分析来研究油 箱结构的耐撞性 , 一方面用于检验现有设计的可 靠性和计算分析程序的有效性 , 积累设计经验和 仿真分析经验 ; 另一方面则用于直接评价试验油 箱是否满足一系列民/ 军机设计规范 [ 2 ,8 ,14 ] 。 过去的仿真分析研究很少涉及到液态燃油对
Vol1 29 No1 3 May 2008
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