復合材料飛機動力學建模研究

（中航通飛研究院有限公司，珠海 519040）

與金屬結構相比，復合材料結構具有質量輕、強度和剛度可按照需要進行設計等特點[1]，得以廣泛應用于航空航天領域。但對于復合材料飛機，其結構柔性效應顯著，翼面的剛度、剛心分布在氣動彈性、動響應等分析中起著重要作用。復合材料飛機設計時必須考慮剛度要求，并依靠可靠的剛度數據進行動力學建模及分析。

一般動力學分析時，主要著眼于結構剛度的宏觀特性，應對結構形式進行合理簡化。但利用有限元軟件進行復合材料動力分析時，由于沒有對應于復合材料截面的一維線單元，只能采用板殼單元建模；而利用板殼模型分析，不僅工作量大，且不易獲得對工程設計有指導意義的分析結果[2-5]。因此，對于復合材料飛機，需要一種適合工程應用的動力學建模方法。

本文針對全復合材料飛機氣動彈性、動響應等問題的分析需要，基于經典層合板理論將復合材料層合板等效為二維各向異性單層板，然后結合結構力學閉剖面理論進行全機剖面彎曲、扭轉剛度及剛心的等效計算，根據剛度分布建立全復合材料飛機的動力學單梁模型，并利用地面共振試驗結果檢查建模方法的有效性，為復合材料飛機結構設計提供指導。

1 基本假設

飛機結構的基本作用是承擔、傳遞外載荷，保持必要的外形和容納機上設備及有效載荷。從受力的觀點出發，飛機的機身和大展弦比的機翼、尾翼都可以看成是一根變剖面梁。……