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现代客机结构理念的变迁

结构强度问题伴随着人类挑战天空极限的全过程,1903年莱特兄弟首飞前9天,美国Langley教授同样进行了单翼飞机的飞行,可惜由于机翼扭转刚度不足导致飞机损坏,而错失飞行先驱的称号。

曾几何时,在分析手段匮乏的时代人类为了解决结构强度问题,采取了各种强度验证方法。

随着飞机设计理念的发展,结构强度的内涵也发生了深刻的变化,已经由早期抵抗破坏的能力演变为研究对象在设计状态下保持其目标品质的能力。因为结构强度研究涉及到机翼、机身、尾翼等多个部件和数万个零件,稍有不慎就会出现“因小失大”,飞机故障不断的尴尬境地。

因此,现代飞机设计中为了保证飞机在各种复杂服役环境条件下的目标品质,在结构强度的设计、分析和验证等环节必须有一大批专用的结构强度分析软件来保证设计的先进性。

有限元建模是飞机结构分析的关键环节,特别是在飞机概念设计、初步设计阶段,主机厂所急需方便、快捷、高效、实用、准确的适应于飞机组合结构的建模软件,方便多种设计方案的快速选优。为解决某型战斗机和某型无人机的快速建模问题,中国飞机强度所研制了翼面结构快速建模软件,以翼弦平面的结构布局为基础,实现了翼弦平面有限元网格的自动生成。软件融入了航空规范,符合有限元建模工程师的操作流程,专业化程度高,自带材料库、标准翼型库和飞行载荷库,应用于多型有人机、无人机的概念设计、初步设计阶段,有效地提高了设计效率。

用户在界面上添入基本的总体气动参数后,建模程序就能自动按航空规范生成载荷数据,并自动施加在有限元模型节点上,同时给出展向不同剖面处的设计弯矩图和设计剪力图,大大提高了翼面结构建模的效率。

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