彈性飛機(jī)平衡的陣風(fēng)外載荷計(jì)算與分析

嚴(yán) 德 楊 超 肖志鵬

(北京航空航天大學(xué) 航空科學(xué)與工程學(xué)院，北京100191)(北京民用飛機(jī)技術(shù)研究中心，北京100083)

彈性飛機(jī)的連續(xù)紊流響應(yīng)是動(dòng)氣動(dòng)彈性問題的一個(gè)重要部分.隨著航空科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，飛機(jī)的性能要求不斷提高，比如高速度、大過載、低結(jié)構(gòu)重量等，這使得飛機(jī)的柔度增大，彈性效應(yīng)愈加明顯，由氣動(dòng)彈性效應(yīng)引起的連續(xù)紊流載荷對(duì)大型飛機(jī)翼載荷的大小和分布有較大的影響［1－2］.因此，在飛機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，就有必要考慮彈性飛機(jī)的連續(xù)紊流載荷.

20世紀(jì)50年代，在通信和電子工程領(lǐng)域處理隨機(jī)信號(hào)或噪聲的功率譜分析方法被引入到對(duì)飛機(jī)大氣紊流響應(yīng)的研究中.隨后，將大氣紊流當(dāng)作平穩(wěn)隨機(jī)過程的功率譜密度(PSD，Power Spectral Density)方法得到了發(fā)展和完善，并被引入到各種載荷設(shè)計(jì)規(guī)范，從而形成了現(xiàn)有規(guī)范或條例(如適航條例等)中的陣風(fēng)載荷設(shè)計(jì)準(zhǔn)則［3］.依據(jù)這些準(zhǔn)則可以得到單個(gè)載荷的設(shè)計(jì)值，比如飛機(jī)關(guān)鍵部位(翼根、發(fā)動(dòng)機(jī)吊掛處、機(jī)身某個(gè)隔框處等)的內(nèi)力或者某個(gè)結(jié)構(gòu)單元的應(yīng)力.但規(guī)范中并未指明這樣的載荷如何用于飛機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).由于忽略了載荷之間的組合特性(符號(hào)和大小)，這類單個(gè)載荷無法直接用于結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與分析.其他的一些連續(xù)紊流響應(yīng)分析方法也主要致力于連續(xù)紊流的模型描述和相應(yīng)的計(jì)算方法［4－10］，但仍然存在上述問題.因此，連續(xù)紊流載荷在飛機(jī)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用一直存在困難，直至目前，尚沒……