【摘要】：風(fēng)擋是飛機上重要且易遭鳥撞擊的部件之一,其抗鳥撞研究一直是每個國家在飛機設(shè)計過程中一個必不可少的過程。風(fēng)擋鳥撞問題的研究一般采用試驗或數(shù)值模擬等方法,鳥撞風(fēng)擋的試驗研究是最早、最基本的方法,而有限元仿真是最方便且有效的工具。本文采用ANSYS/LS-DYNA有限元軟件仿真模擬了飛機風(fēng)擋鳥撞過程,主要開展研究了以下工作:(1)本文建立四種不同的有限元模型,通過與實驗對比研究并確定最適合的風(fēng)擋鳥撞模型。研究表明,采用SPH方法和自定義材料模型的模型四能較好地模擬鳥體高速撞擊風(fēng)擋呈流體狀飛濺的過程,且風(fēng)擋鳥撞響應(yīng)結(jié)果與實驗結(jié)果接近,可以準確預(yù)測風(fēng)擋的鳥撞動態(tài)響應(yīng)。(2)以撞擊速度和撞擊位置為變量,研究鳥體在速度450km/h~650km/h情況下和撞擊位置在風(fēng)擋前三分之一、中點、后三分之一點時風(fēng)擋的響應(yīng)情況以及風(fēng)擋發(fā)生失效破壞的過程。研究表明,風(fēng)擋表面的位移、應(yīng)變、應(yīng)力等隨著鳥體撞擊速度的增大而增大,且達到峰值的時間提前;風(fēng)擋前部抗鳥撞能力最強,中點次之,后部抗鳥撞能力最差;風(fēng)擋在彎曲作用下首先會在內(nèi)表面發(fā)生失效破壞,撞速為600km/h的風(fēng)擋發(fā)生失效破壞后,在撞擊區(qū)域形成多條與風(fēng)擋對稱線呈大約50°夾角的裂紋及少部分橫向裂紋。(3)以風(fēng)擋材料和風(fēng)擋曲率為對象,研究不同參數(shù)下風(fēng)擋抗鳥撞性能,并為風(fēng)擋改型設(shè)計提供建議。研究表明,DYB-3 PMMA風(fēng)擋和曲率較大的風(fēng)擋在鳥撞仿真中表現(xiàn)出較高的耐沖擊性,對風(fēng)擋改型設(shè)計建議是:在巡航速度較大的飛機或飛機氣動載荷較大的部位選擇DYB-3 PMMA這種經(jīng)定向拉伸的有機玻璃,并且在滿足飛行員視野的同時盡量增大風(fēng)擋曲率以提高風(fēng)擋抗鳥撞性能。
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：V244.11
【圖文】：

器在空中飛行時與飛鳥或鳥群相撞所造成的事故通常稱發(fā)展，現(xiàn)服役戰(zhàn)機能執(zhí)行更多低空高速的飛行任務(wù)，因[2-3]。1903 年萊特兄弟發(fā)明了第一架飛機，鳥撞事故隨 1905 年 9 月 7 日，萊特兄弟駕駛飛機撞死一只飛鳥。1員死亡的鳥撞飛機事件，飛行員 Carl Rogers 駕駛飛機撞，致使飛機操縱失靈并墜海，造成飛行員殉難。截止的因鳥撞而墜毀的民用飛機 9 架、軍用飛機 65 架，共來，世界各國鳥撞事件大幅度增加；美國空軍發(fā)生的鳥；英國空軍每年發(fā)生 700 起；德國空軍和民航年平均 123～1997 年美國空軍的鳥擊事件每年多達 3000 起，經(jīng)濟損機的鳥擊損失每年高達 2.6 億美元，年停飛時間超過 68機鳥相撞要付出 100 多億美元的代價[4]。圖 1.1 為飛鳥

圖 1.4 鳥撞飛機風(fēng)擋實驗圖 圖 1.5 風(fēng)擋試驗件鳥撞破壞圖姚小虎、賈建東等采用國際通用測試飛機風(fēng)擋玻璃抗鳥撞的實驗方法，對 J7F 飛機圓弧風(fēng)擋進行鳥撞試驗，試驗圖見 1.6；風(fēng)擋玻璃是錐角為 4°、厚度為 18mm 的圓錐面材料分別為進口（法國）S-1000 材料和國產(chǎn) DYB-3 航空有機玻璃；實驗測得 9 點 27 個方向的應(yīng)變及 3 點的位移，結(jié)果表明：鳥體撞擊風(fēng)擋中點時，當鳥體速度在 570km/h 以下時，大部分風(fēng)擋完好無損，個別風(fēng)擋表面發(fā)生裂縫，在安全破壞范圍內(nèi)；鳥體速度在570 到 580km/h 之間時，所有風(fēng)擋玻璃均發(fā)生破裂，但未發(fā)生嚴重破碎現(xiàn)象；當鳥體速度在 580km/h 以上時，所有玻璃均被擊穿，碎塊發(fā)生飛濺。如圖 1.7；鳥體撞擊風(fēng)擋前三分之一位置時，風(fēng)擋的抗鳥撞速度可達到 627km/h；而鳥體撞擊風(fēng)擋后弧框部位時，鳥體速度為 519km/h 時風(fēng)擋就發(fā)生了破壞。

圖 1.4 鳥撞飛機風(fēng)擋實驗圖 圖 1.5 風(fēng)擋試驗件鳥撞破壞圖姚小虎、賈建東等采用國際通用測試飛機風(fēng)擋玻璃抗鳥撞的實驗方法，對 J7F 飛機圓弧風(fēng)擋進行鳥撞試驗，試驗圖見 1.6；風(fēng)擋玻璃是錐角為 4°、厚度為 18mm 的圓錐面材料分別為進口（法國）S-1000 材料和國產(chǎn) DYB-3 航空有機玻璃；實驗測得 9 點 27 個方向的應(yīng)變及 3 點的位移，結(jié)果表明：鳥體撞擊風(fēng)擋中點時，當鳥體速度在 570km/h 以下時，大部分風(fēng)擋完好無損，個別風(fēng)擋表面發(fā)生裂縫，在安全破壞范圍內(nèi)；鳥體速度在570 到 580km/h 之間時，所有風(fēng)擋玻璃均發(fā)生破裂，但未發(fā)生嚴重破碎現(xiàn)象；當鳥體速度在 580km/h 以上時，所有玻璃均被擊穿，碎塊發(fā)生飛濺。如圖 1.7；鳥體撞擊風(fēng)擋前三分之一位置時，風(fēng)擋的抗鳥撞速度可達到 627km/h；而鳥體撞擊風(fēng)擋后弧框部位時，鳥體速度為 519km/h 時風(fēng)擋就發(fā)生了破壞。

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

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相關(guān)重要報紙文章 前1條

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相關(guān)碩士學(xué)位論文 前6條

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本文編號：2804789