尾翼前缘结构抗鸟撞设计研究

孔令勇 李娜 吴志斌

摘要：运用SPH法對尾翼前缘结构的抗鸟撞能力进行了仿真计算，计算结果表明辅助梁发生塑性变形，局部有裂纹，前梁无损伤，满足设计要求。对计算结果分析发现，在受保护的零组件前增加吸能结构是有效的抗鸟撞设计方案，多级疏导也是一种有效的抗鸟撞设计方法。

关键词：鸟撞；SPH方法；吸能结构；多级疏导

引言

鸟撞是指鸟类与飞行中的人造飞行器、高速运行的列车等发生碰撞，造成伤害的事故。绝大多数鸟类都有体形小、质量轻的特征，因而鸟撞的破坏主要来自被撞击物的速度而非鸟类本身的质量。由于飞机相对高速列车的速度高的多，与飞鸟发生碰撞后造成的破坏更大，严重时会造成飞机的坠毁。在中国飞机由于鸟撞原因造成的飞行事故已占事故总数的1/3，在美国由于鸟击造成的经济损失每年6亿美元，因此鸟撞问题越来越引起人们的关注[1]。本文采用Pam-crash软件对尾翼前缘结构的抗鸟撞能力进行研究，发现在需要保护的零组件前增加吸能结构是提高抗鸟撞能力的有效方案。

1结构简介

尾翼前缘采用典型的蜂窝夹芯结构形式，在满足气动要求的前提下提高抗鸟撞能力，盒段采用典型的前后梁加肋的形式。依据CCAR-25-R4[2]的要求，尾翼结构必须承受8lb的鸟体撞击，仍能继续安全飞行和着陆，其它部位仅需满足4lb鸟体的撞击，因此，尾翼前缘抗鸟撞设计要求更高，难度更大。基于上述原因设计时在前缘与前梁之间增加了辅助梁以提高抗鸟撞能力，结构示意图见图 1。……