[发明专利]翼组件的设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种翼组件(airfoil assembly)的设计方法。

背景技术

在美国航空与航天协会(AIAA)，G.Schuhmacher等人的文章： Multidisciplinary Design Optimisation Of A Regional Aircraft Wing Box，中 描述了一种飞行器机翼盒段的传统设计方法。将简化的桁架飞行器模型 (BAM)与气动面板模型相结合来分析气动弹性效应。载荷组也采用这 种方法来计算由飞行和地面机动所导致的外部载荷。载荷分为气动载荷、 惯性载荷和集中载荷，并且随着载荷沿机身、机翼、控制表面等的弹性 轴线蔓延，该载何被施加到结构组。

使用如Schuhmacher等人的简化BAM所带来的问题是控制表面和 机翼的载荷可能不一致。也就是说，作用在机翼上的载荷和作用在连接 在机翼上的控制表面(襟翼、副翼等)上的载荷之和不等于作用在机翼 上的总载荷。

发明内容

本发明提供了一种翼组件有限元模型的分析方法，所述翼组件包括 主翼元件和多个控制表面，该方法包括以下步骤：

a.生成翼组件的载荷界面模型，该模型包括：

I.定义了一组节点的空间位置的数据，以及

II.将每个节点与控制表面之一或主翼元件相关联的数据；

b.生成载荷数据，该载荷数据定义了作用在载荷界面模型的节点上 的载荷；

c.生成所述翼组件的有限元模型，该有限元模型包括：

III.定义了一组节点的空间位置的数据，以及

IV.定义了节点之间的作用力的数据；

d.将载荷数据映射到有限元模型，以产生加载的有限元模型；以及

e.对加载的有限元模型执行应力分析。

将每个节点与主翼元件或控制表面相关联，使得能够更准确地模拟作用 在控制表面上的载荷。从而质量更高的数据能够使要生成的设计更加完美。

将每个节点与主翼元件或控制表面相关联的另一个优点是可以生成 翼组件的多个载荷界面模型，每个载荷界面模型包括：定义了一组节点 的空间位置的数据，和将每个节点与控制表面之一或主翼元件相关联的 数据；每个载荷界面模型模拟在不同配置下的控制表面。可以选择这些 各种模型中的一种模型，用于处理。

附图说明

现在，将参照附图来描述本发明的实施方式，其中：

图1为计算机执行的飞行器设计方法的流程图；

图2示出了在图1的处理中使用的各种载荷界面模型(LIM：Loads interface model)；

图3更加详细地示出了图2中的一种LIM；

图4为示出了具有在不同配置下的控制表面的各种LIM的透视图； 以及

图5为示出了具有在不同配置下的控制表面的各种LIM的平面图。

具体实施方式

图1示出了计算机执行的飞行器设计方法。载荷界面模型(LIM)生 成器2利用3D计算机辅助设计(CAD)模型1来生成飞行器的LIM，该 LIM存储在数据库3中。有限元模型(FEM：finite element model)生成器 4也使用3D CAD模型1以生成飞行器的FEM，该FEM存储在数据库5中。

该LIM被精炼到几个步骤，该处理的第一个步骤在图2中的10处 示出。在该初始步骤中，LIM含有定义了一组节点的空间坐标的数据， 该一组节点代表飞行器的粗略线条模型(stick model)。从而每个节点与 机身、左机翼、右机翼、左水平尾翼(HTP)、右HTP或垂直尾翼相关联。 图2还示出了LIM的各种精化迭代，这将在下文中进一步描述。