4.5.4 外力和力矩 44 4.5.5 线性运动方程 46 4.5.6 仅模拟主起落架 47 4.5.7 仅模拟主起落架和垂直尾翼 .. 56 4.5.8 模拟主起落架、垂直尾翼和尾轮 69
图 21 翼尖有垂直尾翼时升阻比与偏航角及 AOA 相互作用。 57 图 22 垂直尾翼位于机翼侧面时偏航角和 AOA 对升阻比的相互作用......................................................................................................................... 58 图 23 垂直尾翼位于翼尖时 AOA 和偏航角对 CYM 影响的 3D 绘图......................................................................................................................... 58 图 24 垂直尾翼位于机翼侧面时 CYM 的 AOA 和偏航角 3D 绘图......................................................................................................................... 59 图 25 推进分析中电流和 AOA CD 影响的 3D 绘图..................................................................................................................... 5 ........................ 61 图 26 未使用推进系统时 A O A 对 CL 的影响 .............................................................. 61 图 27 带推进系统且电流 = 10 AMPS 时 A O A 对 CL 的影响 ................................................................................................................ 62 图 28 未使用推进系统时左侧控制面偏转对 C RM 的影响 ................................................................................................................................ 63 图 29 带推进系统且电流 = 10 AMPS 时左侧控制面偏转对 C RM 的影响 ................................................................................................................
1 Aura Vector Consulting,3041 Turnbull Bay Road,New Smyrna Beach,FL 32168 2 Toyota Technical Center,8777 Platt Road,Saline,MI 48176 摘要 本研究涉及对 Cessna T-303 Crusader 双引擎飞机垂直尾翼疲劳裂纹扩展的飞行中监测。在实验室中对带凹槽的 7075-T6 铝制飞机槽梁支撑结构进行了周期性测试。在这些疲劳测试期间采集了声发射 (AE) 数据,随后将其分为三种故障机制:疲劳开裂、塑性变形和摩擦噪声。然后使用这些数据来训练 Kohonen 自组织映射 (SOM) 神经网络。此时,在 T-303 飞机垂直尾翼的肋骨之间安装了类似的槽梁支撑结构作为冗余结构构件。随后从初始滑行和起飞到最终进近和着陆收集 AE 数据。然后使用实验室训练的 SOM 神经网络将飞行测试期间记录的 AE 数据分类为上述三种机制。由此确定塑性变形发生在所有飞行区域,但在滑行操作期间最为普遍,疲劳裂纹扩展活动主要发生在飞行操作期间 - 特别是在滚转和荷兰滚机动期间 - 而机械摩擦噪声主要发生在飞行期间,在滑行期间很少发生。SOM 对故障机制分类的成功表明,用于老化飞机的原型飞行结构健康监测系统在捕获疲劳裂纹扩展数据方面非常成功。可以设想,在老化飞机中应用此类结构健康监测系统可以警告即将发生的故障,并在需要时而不是按照保守计算的间隔更换零件。因此,继续进行这项研究最终将有助于最大限度地降低维护成本并延长老化飞机的使用寿命。关键词:老化飞机,飞行中疲劳裂纹监测,Kohonen自组织映射,神经网络,结构健康监测 简介 飞机疲劳开裂 如今,飞机的使用寿命通常比汽车更长。这是由于许多因素造成的,包括飞机的成本、政府法规以及故障的严重后果。由于飞机的使用寿命预期如此之长,因此引发了许多问题。问题的主要根源可能是疲劳裂纹的存在和增长,这也是本研究的主题。修复疲劳裂纹造成的损坏的能力一直不是问题,但疲劳裂纹增长的检测和监测已被证明是一个真正的挑战。疲劳开裂是由于低于正常延展性金属的屈服强度的循环载荷导致的脆性断裂。裂纹尖端的高度集中应力导致在裂纹前方形成心形塑性变形区。该塑性区应变随着循环载荷而硬化,当金属的延展性耗尽时会断裂
1 引言 近年来复合材料被广泛应用于运输飞机的制造。复合材料在商用运输中的首次重大应用是空客 1983 年为 A300/310 飞机采用的全复合材料方向舵。1985 年,空客也在同样的型号中引入了复合材料垂直尾翼。随着 A300/310 的成功,空客为 A320 飞机引入了全复合材料尾翼结构。A320 飞机的复合材料重量占结构重量的 15%。1970 年代末,NASA 和波音、洛克希德、MD 等主要机身公司启动了 ACEE 计划。该计划的主要目标是通过使用复合材料来减轻机身结构重量。在 ACEE 计划中,B737 的尾翼被复合材料取代,MD 为商用运输飞机开发了全复合材料机翼,洛克希德为 L1011 设计了新的复合材料垂直尾翼和副翼。在美国,复合材料在民航客机上应用最为广泛的是B777,复合材料结构占B777结构重量的10%,B777的尾翼、地板梁、襟翼和外副翼均采用复合材料制造。空客和波音最近研制的民航客机的机身和机翼结构也采用了复合材料,A350和B787的复合材料重量比将超过50%,两款飞机的翼盒和机身结构均采用了复合材料。
我们的规划团队将为您的特定要求找到正确的答案。例如,超长飞机的门内机身调整或垂直尾翼的大型堆叠门。为了快速通过交通,我们集成了额外的门和无门槛的通行门。对于没有眩光的明亮工作区域,我们使用自己生产的玻璃纤维覆层来降低照明费用。
此前,飞机机身结构定义几何形状中连接机翼机身和垂直尾翼机身的凸耳已提交有限元分析 [2-3]。由于快速加速和复杂运动,机翼表面将承受严重载荷 [4]。由于最大弯矩,机翼根部将经历最高的应力集中 [5]。支架用于将机翼连接到机身框架。机翼的弯矩和剪应力通过这些附件传递到机身 [6]。此外,疲劳是指结构部件强度在运行过程中持续下降,在极低的极限应力水平下就会发生故障。这是由于重复载荷作用时间较长。基于静态结构分析,利用应力寿命技术和 Goodman 标准进行的疲劳寿命计算预测几何形状是安全的 [7]。因此,机翼机身凸耳连接结构采用有限元分析和疲劳寿命计算方法进行设计。
波音 747 的布局如图 4-1 所示。它符合上述标准。有效载荷分布在重心周围。纵向稳定性和控制力来自水平尾翼和升降舵,它们具有非常有用的力矩臂。垂直尾翼提供方向稳定性,使用方向舵进行方向控制。机翼/机身/起落架设置允许机翼在重心附近提供升力,并将起落架定位在飞机可以以起飞速度旋转的位置,同时提供足够的旋转而不会刮到尾部。这种布置还可以降低修剪阻力。发动机位于机翼下方的吊架上。这种布置允许发动机重量抵消机翼升力,从而减少翼根弯矩,从而使机翼更轻。这种发动机位置还可以设计成基本上没有不利的气动干扰。
分布在重心周围。纵向稳定性和控制力来自水平尾翼和升降舵,它们具有非常有用的力矩臂。垂直尾翼提供方向稳定性,使用方向舵进行方向控制。机翼/机身/起落架设置允许机翼在重心附近提供升力,并将起落架定位在飞机可以以起飞速度旋转的位置,同时提供足够的旋转而不会刮擦尾部。这种布置还可以降低修剪阻力。发动机位于机翼下方的吊架上。这种布置允许发动机重量抵消机翼升力,减少翼根弯矩,从而减轻机翼重量。这种发动机位置还可以设计成基本上没有不利的空气动力学干扰。
Falco Evo 飞机为短机身飞机,采用推进式螺旋桨,高鸥翼,尾翼安装在吊杆上。机翼的翼型针对低雷诺飞行进行了优化,装有 6 个襟副翼,分为三个部分:左半翼、右半翼和中央部分。H 形尾翼由水平稳定器(支撑两个升降舵)、两个垂直尾翼(支撑方向舵)和两个吊杆(将尾翼连接到机翼中央部分)组成。推进系统以推进式配置安装在机身后舱内。重油四冲程发动机有三缸直列发动机、直接喷射和液体冷却。下图 2-1 显示了安装有螺旋桨的 Falco Evo 发动机的 3D 表示。