民机复合材料机身结构坠撞特征研究文献综述
2020-04-15 15:29:42
目的及意义:
随着人们生活水平的提高,航空出行成为了越来越多人的首选方式。随着民用航空的快速发展,相关条例对民机安全性的要求也不断提高。飞机虽然是安全系数最高的出行工具,但一旦失事,存活率几乎为零。近年来,国内外开展了大量抗坠撞的试验和仿真研究,而坠撞分析的最终目的是为了评估飞机坠撞瞬间的动态响应,以及机身结构的破坏形式和特征。通过研究民机在不同坠撞情况下的破坏特征,可以提出相应的飞机机身强度改进方式,优化飞机机身结构设计,对保障乘员的安全具有重要的意义。
适坠性是指飞机在发生坠撞时具有的一种保护乘客安全的能力,适航条例对民用飞机的适坠性具有明确的要求。近年来,民机失事事件报道有增无减,传统机身材料已经不能满足机身合理性设计的要求,复合材料凭着强度高、刚度高和耐高温等优点,逐渐的占领民机机身领域。但国内对民机复合材料机身坠撞研究较少,本文欲通过数值模拟的方法研究典型民机复合材料机身结构在不同坠撞情况下结构的破坏特征和冲击载荷特征,可为飞机机身结构的优化设计提供指导。
国内外研究现状分析:
飞机整机或机身段坠撞试验研究开始于20世纪70年代的美国联邦航空局(FAA)和美国航空航天局(MASA),这期间美国联邦航空局(FAA)和NASA Langley研究中心对复合材料机身段的适坠性进行过较为深入的研究。飞机整机或机身大部件的坠撞试验成本非常高,整机坠撞的试验研究对象主要集中在外形尺寸较小的通用飞机和直升机,而大型民机的坠撞试验研究对象主要为波音B737的典型机身段。在FAA和NASA试验研究的基础上,国外建立了许多飞机坠撞仿真分析模型,提出了飞机结构适坠性设计原则方法。在国内,中国飞机强度研究所、西北工业大学等也开展了民用飞机结构适坠性研究方面的工作。然而,国内对全尺寸民用飞机结构的适坠性研究起步较晚,缺乏全尺寸民机整机结构的坠撞试验研究,主要采用数值模拟仿真方法对民机机身的抗坠撞性能模拟和优化展开研究,因此数值模拟仿真分析方法的有效性无法得到试验验证,在试验方法、实验数据处理等方面的经验积累也不足。