DF-1轻型体育运动飞机机体结构及强度分析

摘要

先进复合材料由于具有比强度和比模量高、性能可设计和易于整体成形等许多优异特性,因而广泛应用在飞机结构设计中。尤其对于轻型飞机来讲,由于其结构简单,飞行载荷较小,因而可以在飞机的主受力结构中使用,复合材料在飞机上的用量和应用部位已成为衡量飞机结构先进性的重要指标之一。
　　 DF-1轻型体育运动飞机是全玻璃纤维蜂窝夹层结构,鸭式布局。本文首先运用CATIA软件对DF-1轻型飞机结构进行三维建模,并以《轻型运动飞机设计与性能的规范》和《初级类航空器适航标准-甚轻型飞机》为依据,计算了DF-1轻型飞机的飞行载荷,并选取了比较危险的载荷情况。然后依据结构模型化准则,建立了DF-1飞机的前翼、机翼和机身结构的有限元模型,运用有限元软件MSC.Patran&Nastran计算了飞机结构在主要受载情况的应力和变形,并以复合材料力学的Tsai-Hill强度理论为基础,对计算结果进行整理分析,给出了复合材料结构在各载荷工况下的强度比,以评估结构的剩余强度。计算结果表明飞机各部件结构强度满足要求,前翼、机翼、机身应力分布合理,结构变形满足要求,机身有足够的剩余强度。

目录

文摘

英文文摘

图表清单

注释表

第一章 绪论

1.1 通用航空概述

1.1.1 基本概念

1.1.2 世界通用航空现状

1.1.3 中国通用航空现状

1.2 轻型体育运动飞机(LSA)

1.2.1 轻型体育运动飞机的定义

1.2.2 美国轻型体育运动飞机的现状

1.2.3 我国轻型运动飞机的现状

1.2.4 轻型飞机的发展趋势

1.2.5 复合材料在飞机设计中的应用

1.3 东风系列轻型飞机

1.4 复合材料结构强度的研究

1.5 本论文的研究内容及方法

第二章 复合材料力学与结构分析基础

2.1 引言

2.2 各向异性弹性力学基本方程

2.3 复合材料宏观力学特性

2.3.1 单层复合材料的宏观力学特性

2.3.2 层合板的宏观力学性能

2.4 纺织结构复合材料

2.5 复合材料蜂窝夹层结构

2.6 复合材料及其结构力学问题的有限元法简介

2.7 本章小结

第三章 DF-1轻型飞机结构设计

3.1 引言

3.2 DF-1飞机结构三维模型

3.2.1 DF-1飞机性能参数

3.2.2 DF-1飞机总体布局图

3.2.3 前翼结构图

3.2.3 机翼结构图

3.2.5 机身结构图

3.3 本章小结

第四章 DF1飞机飞行载荷计算

4.1 引言

4.2 过载的基本概念

4.3 DF-1飞机前翼载荷的初步估算

4.3.1 安全系数

4.3.2 飞机重量

4.3.3 过载

4.3.4 前翼的载荷估算

4.3.5 载荷选取

4.4 机翼与机身载荷估算

4.5 本章小结

第五章 DF-1飞机结构强度分析

5.1 结构模型化

5.1.1 引言

5.1.2 结构模型化的原则

5.1.3 航空结构有限元模型特点

5.2 DF-1飞机结构分析模型

5.2.1 简化假设

5.2.2 材料弹性常数

5.2.3 结构失效分析

5.3 DF-1飞机前翼安定面强度分析

5.3.1 概述

5.3.2 前翼安定面有限元模型

5.3.3 前翼有限元分析结果

5.4 DF-1飞机机翼强度分析

5.4.1 概述

5.4.2 机翼有限元模型及边界条件

5.4.3 机翼有限元分析结果

5.5 DF-1飞机机身有限元分析

5.5.1 概述

5.5.2 机身有限元模型及边界条件

5.5.3 机身有限元分析结果

5.6 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 本文总结

6.2 进一步工作展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文