【摘要】：隨著通用航空發(fā)展“十三五”規(guī)劃的實(shí)施,中國民用航空局于2016年發(fā)布了《國務(wù)院辦公廳關(guān)于促進(jìn)通用航空業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見》文件,這標(biāo)志著通用航空業(yè)已經(jīng)成為國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè),研發(fā)生產(chǎn)符合適航要求的通用飛機(jī)將會(huì)迎來廣闊的市場(chǎng)前景。本文以某型復(fù)合材料通用飛機(jī)適航取證為背景,根據(jù)通用飛機(jī)適航規(guī)章CCAR-23-R3部對(duì)其結(jié)構(gòu)靜強(qiáng)度進(jìn)行適航符合性驗(yàn)證分析;主要從載荷計(jì)算、全機(jī)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)靜強(qiáng)度分析和關(guān)鍵件結(jié)構(gòu)靜強(qiáng)度分析三個(gè)方面來闡述該采用什么樣的適航符合性驗(yàn)證方法以及如何通過該驗(yàn)證方法來表明結(jié)構(gòu)靜強(qiáng)度滿足適航要求。對(duì)于載荷計(jì)算的符合性證明,本文采用分析計(jì)算的方法來進(jìn)行驗(yàn)證;根據(jù)具體適航條款得到飛行載荷計(jì)算所需的基本數(shù)據(jù),然后根據(jù)不同的飛行高度、飛行重量、飛行重心與飛行包線上不同機(jī)動(dòng)點(diǎn)相結(jié)合的方法,對(duì)不同飛行狀態(tài)下的載荷工況進(jìn)行了快速有效的選擇,然后利用飛行力學(xué)的計(jì)算方法對(duì)所取工況進(jìn)行分析計(jì)算,通過對(duì)計(jì)算結(jié)果篩選得到最嚴(yán)重的飛行載荷,并通過CFD計(jì)算驗(yàn)證其可靠性,以此證明載荷計(jì)算的適航符合性。對(duì)于結(jié)構(gòu)靜強(qiáng)度的符合性證明,本文采用經(jīng)適航審定部門認(rèn)可的Patran/Nastran有限元分析方法及少量實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)方法進(jìn)行驗(yàn)證。在有限元分析過程中,根據(jù)建模準(zhǔn)則對(duì)全機(jī)進(jìn)行二維簡化建模、對(duì)機(jī)翼梁進(jìn)行三維簡化建模,然后分析在符合適航要求計(jì)算出的限制載荷作用下,結(jié)構(gòu)是否發(fā)生永久的有害變形;在極限載荷作用下結(jié)構(gòu)是否發(fā)生破壞,最后對(duì)主要結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜力試驗(yàn),通過有限元分析結(jié)果和靜力試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比分析,驗(yàn)證結(jié)構(gòu)靜強(qiáng)度的適航符合性。
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：V215
【圖文】：

復(fù)合材料通用飛機(jī)結(jié)構(gòu)靜強(qiáng)度適航符合性驗(yàn)證方法研究在國外，美國霍克比奇公司在 20 世紀(jì) 90 年代就研制了兩款噴氣公務(wù)機(jī)：“首相”I 和“霍克”400[6]，其顯著的特征是采用了全復(fù)合材料機(jī)身；此后，世界先進(jìn)通用飛機(jī)制造商相繼研制出已經(jīng)量產(chǎn)的全復(fù)合材料通用飛機(jī)，它們主要有亞當(dāng)公司研制的利爾螺旋槳(Lear Fan 2100)[和愛芙迭克(Avtek)400[9]，其技術(shù)特點(diǎn)如下。利爾螺旋槳(Lear Fan)2100：利爾螺旋槳 2100 是第一架全復(fù)合材料機(jī)體結(jié)構(gòu)的飛機(jī)，通過大量應(yīng)用碳纖維/環(huán)氧和 Kevlar/環(huán)氧復(fù)合材料使全機(jī)結(jié)構(gòu)重量減輕 40%[10]。采用膠接技術(shù)把由織物制成的蒙皮、肋與由單向帶制成的梁、框等結(jié)構(gòu)膠結(jié)固化成一體。方向舵、升降舵、襟翼和副翼則采用 Kevlar/環(huán)氧蒙皮和 Nomex 蜂窩夾芯組成的夾層結(jié)構(gòu)鉸接到機(jī)翼和安定面上。愛芙迭克(Avtek)：Avtek 是串聯(lián)雙翼(鴨式)布局的通用飛機(jī)[11]。該機(jī)通過采用由 Nomex 蜂窩和 Kevlar 布組成夾層結(jié)構(gòu)來代替?zhèn)鹘y(tǒng)飛機(jī)上的長桁與緣條，使全機(jī)制造簡便、在性能得到很大提升的同時(shí)也極大的減輕了飛機(jī)重量。通過采用 Nomex 蜂窩和 Kevlar 布在干態(tài)室溫環(huán)境下手動(dòng)鋪層然后在120 C 固化溫度下簡易固化技術(shù)，極大的降低了飛機(jī)制造成本。

南京航空航天大學(xué)碩士學(xué)位論文DA-40 型飛機(jī)[15]，以及中航通飛研發(fā)的西銳 SR2X 系列飛機(jī)，其中 SR22 飛機(jī)于 2012 年 11 月12 日成功首飛[16]。DA40：DA40 的機(jī)身、機(jī)翼結(jié)構(gòu)都由復(fù)合材料制成。機(jī)身的結(jié)構(gòu)主要是玻璃纖維夾層結(jié)構(gòu)制成的半硬殼式結(jié)構(gòu)，由 2 個(gè)半機(jī)身和 1 個(gè)中間部件粘接而成，為了使機(jī)身具有足夠的強(qiáng)度和剛度，部分區(qū)域夾層面板增加了碳纖維材料。機(jī)翼同樣是半硬殼式結(jié)構(gòu)，主要由 2 個(gè)碳纖維工字梁，GFRP 夾芯腹板，硬質(zhì)閉孔泡l行久善ず

本文編號(hào)：2720499