復合材料波紋板軸向壓潰仿真及機身框段適墜性分析

牟浩蕾， 鄒田春， 杜月娟， 解 江

(中國民航大學 天津市民用航空器適航與維修重點實驗室，天津300300)

運輸類飛機結構的適墜性設計對于航空安全具有重要意義，通過飛機結構適墜性設計可以進一步提升乘員和機組人員的生存機率。隨著航空復合材料的廣泛應用，給復合材料飛機結構的適墜性設計、驗證及適航審定提出了新要求和巨大挑戰。長期以來，復合材料飛機結構的適墜性設計主要依靠工程經驗并結合大量試驗進行驗證，此種方法設計周期長、費用高、可重復性差。隨著商業有限元軟件的發展與成熟，采用數值仿真與少量試驗相結合的方法成為研究復合材料飛機結構適墜性的一個有效途徑［1，2］。因此，建立滿足要求的飛機復合材料結構適墜性仿真分析方法成為一項重要的研究工作。

美歐等國較早地開展了復合材料飛機結構適墜性的試驗及仿真分析研究工作。20 世紀90年代，美國NASA Langley 研究中心對Beech Starship、CirrusSR-20、Lancair 等幾種不同型號的復合材料飛機進行了整機墜撞試驗，并進行了大量的仿真研究工作，研究結果表明這幾類復合材料飛機在墜撞情況下，傳遞到乘員身上的載荷及加速度在可生存范圍內，具有較好的適墜性能［3，4］。歐盟通過“墜撞可生存設計CRASURV”等研究計劃，在有限元材料模型適用性分析、復合材料機身盒段的抗墜撞性能和全復合材料結構適墜性設計方法等方面開展了一系列的研究，其中，荷蘭NLR 制造了波紋梁試件，并負責靜力學試驗，德國DLR 負責其動力學壓潰試驗，法國CEAT 開展下部結構為波紋梁試件的A320 機身結構墜撞試驗研究，最終建立了一套完整的復合材料飛機結構適墜性仿真分析方法［5，6］。……