飞机方案设计阶段机动载荷快速计算方法研究

张建刚 何康乐 金鑫

(中国航空工业集团公司第一飞机设计研究院，西安710089)

一架飞机从起飞到着陆全过程无时无刻不在承受着载荷，包括空气动力载荷和自身的惯性载荷。合理确定飞机载荷是飞机结构强度和系统设计的基础。如果给出的载荷小于实际情况，则容易发生飞行事故，反之则飞机重量增加影响性能。因此，合理确定载荷非常重要。机动载荷在飞机设计载荷里面占相当大的比例，大部分结构都是依据机动载荷设计的。同时飞机设计也是一个反复迭代，逐次逼近的过程。方案阶段主要是设计出可行的飞机总体技术方案。飞机总体设计的工作量，在论证和方案阶段虽然只占研制工作量或费用的20%～30%，但对飞机设计方案的技术可行程度却占70%～80%[1]。因此方案阶段对设计新飞机的成功至关重要。

飞机在方案设计阶段，各个专业都在快速迭代。每次迭代过程中结构强度专业都需要一轮初步的设计载荷，用以对主要的受力部件进行初步设计和分析、传力路线分析、方案评估等。因此方案阶段载荷计算有两个主要特点：(1)要求计算过程简单迅速，对每一种方案都能快速给出结果；(2)对计算输入的要求不能太严苛。采用传统方法在方案阶段计算机动载荷有一定的困难，因为传统方法计算需要大量的由风洞试验得到的气动特性数据和压力分布数据，这些数据在方案阶段很难完备。同时，因为是在方案阶段，对载荷的具体数值大小精度的要求并没有详细设计阶段那么高。……