[发明专利]一种飞机辅助动力装置安装拉杆布局方法

说明书

技术领域

本发明属于飞机机载设备安装技术，涉及一种辅助动力装置安装结构布局优化的方法。

背景技术

发动机安装系统的设计主要难点之一是安装系统的布局和结构优化。目前，发动机安装系统的设计基本没有开展部件（或杆系）构型及空间布局的优化，使得设计出来的系统部件重量大，体积占位大。随着设计技术进步，国内外飞机结构设计中普遍都采用优化设计方法，不但降低了安装系统的设计难度及风险，而且保证安装系统设计指标最优，使得系统部件轻巧，降低了研究成本。而目前国内外在APU安装时一般只考虑拉杆的布局方便性，而没有进行基于力学性能的布局优化。

发明内容

本发明的目的是：一种可以有效提高安装效率和安装质量的飞机辅助动力装置安装拉杆布局方法

本发明的技术方案是：一种飞机辅助动力装置安装拉杆布局方法，其包括如下具体步骤：

步骤一、数据准备

确定飞机辅助动力装置安装系统的安装位置，结构特点以及自身性能参数，并作为初始条件和边界条件；

步骤二：确定优化自变量和约束条件

以飞机辅助动力装置各拉杆与飞机结构交点的全机坐标系坐标作为自变量；

受飞机结构位置所限，以各杆和飞机结构交点的空间坐标变化范围作为自变量约束条件；

步骤三：确定优化目标

采用所有拉杆的轴向最大应力最小作为优化目标；

步骤四：优化过程

步骤1：受拉杆和受压杆的折合应力处理

根据受拉杆和受压杆承载特性的不同，引入折合应力来对比杆的应力水平，其中，对于拉应力，折合应力即等于杆的应力；对于压应力，则折合应力为：其中，σ由折合应力关系图查出，σ_b为屈服应力，σ_cr为临界应力，σ_cv为折合应力；

步骤2:根据自变量及交点坐标初值算出给布局下的各拉杆轴向应力，找出最大轴向应力值；

步骤3：在交点坐标初值基础上，按一定步长计算该布局下的各拉杆轴向应力，并找出最大轴向应力值，将该最大轴向应力值与步骤2中的最大轴向应力值进行比较，取较小值；

步骤4：通过增加步长，遍历所有位置坐标组合，循环步骤3，通过比较各布局下的最大轴向应力值，获取最小值作为最终的优化目标，最大轴向应力值最小的布局为最终优化后的布局；

步骤四：根据优化结果，完成APU安装系统拉杆、接头等结构件的具体设计。

优化过程中，还包括对减震器的处理方法，在安装系统的优化时，只考虑减震器的弹性项，并采用线性弹簧单元来模拟减震器的弹性功能。

本发明的技术效果是：本发明建立了一套适用于飞机辅助动力装置安装系统优化布局方法，规范了布局优化的流程，包括安装架载荷的计算、受力结果的评价、布局优化过程，并根据安装架的特点，以及迭代处理，最终得到能够获得最小的结构重量和最优的受力形式的安装结构，减轻了结构重量，减少了振动的传递，提高了安装效率和安装质量，满足了飞机辅助动力装置安装系统布局优化需求。

附图说明

图1是本发明飞机辅助动力装置安装拉杆布局方法的流程图。

具体实施方式

下面通过具体实施例并结合附图对本发明作进一步的说明：

本发明飞机辅助动力装置安装拉杆布局方法利用工程设计软件进行结构的参数化建模，在优化流程控制程序的调用下，实现参数化实体结构到有限元分析软件的数据传递；在有限元软件中对实体进行网格划分并对安装系统进行材料、约束、载荷等条件的施加，计算杆系的结构受力或变形，由优化流程根据系统重量、工艺性好等优化目标，确定安装系统的最优结构。

现在以某型飞机辅助动力装置（APU）安装系统为例对本发明飞机辅助动力装置安装拉杆布局方法加以说明。本实施例中，该APU安装系统由7根安装拉杆、3个减振器、固定件及APU的三个安装节组成，其中，APU七根安装拉杆与减震器中心相连的一端为固定端，与飞机结构相连的一端为活动端。

下面请参阅图1，其给出本发明飞机辅助动力装置安装拉杆布局方法的详细过程，具体步骤如下：

步骤一、数据准备

根据飞机APU安装系统的设计要求，以及APU系统在飞机上的布局和本体的结构外形，确定APU安装系统的设计要求，如安装位置，结构特点以及自身性能参数（如拉杆尺寸、应力）等作为初始条件和边界条件；

步骤二：确定优化自变量和约束条件