[发明专利]一种机翼撑杆剖面设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及飞机机翼撑杆强度设计，具体涉及一种机翼撑杆剖面设计方法。

背景技术

对于采用斜撑杆式机翼的飞机，撑杆的设计至关重要，通常涉及空气动力学和结构强度两个学科；在初期研制过程中，需要综合考虑撑杆的外形、刚度、强度以及重量；一般设计流程是先初步给出一个撑杆剖面，然后计算其气动特性并进行修形，之后计算撑杆的刚度和强度，若刚度和强度不满足设计要求则需要对撑杆剖面参数进行更改，然后再计算其气动特性，进行新一轮的迭代，整个设计过程需要迭代多次，且每次撑杆剖面的参数的调整缺乏直接的理论指导，需要试凑多次才能达到设计要求，使得研制周期长。

发明内容

本发明的目的是提供一种机翼撑杆剖面设计方法，以解决目前的撑杆剖面设计方法导致撑杆研制周期长的问题。

本发明的技术方案是：

一种机翼撑杆剖面设计方法，包括如下步骤：

步骤一、建立平面直角坐标系，坐标原点位于初始撑杆剖面的前缘点，X轴由所述前缘点指向所述初始撑杆剖面的后缘点；

步骤二、将所述初始撑杆剖面进行离散化，分为若干个单元，得到每个单元中心线的端点坐标(x_i，y_i)；

步骤三、计算所述每个单元的面积A_i(x_i,y_i)和相对于X轴的惯性矩I_xi(x_i,y_i)，再累加后得到整个所述初始撑杆剖面的面积A(x_i,y_i)和惯性矩I_x(x_i,y_i)；

步骤四、判断所述面积A(x_i,y_i)是否在最小面积A_min与最大面积A_max之间，同时判断所述惯性矩I_x(x_i,y_i)是否大于最小惯性矩I_min；

步骤五、若所述面积A(x_i,y_i)在最小面积A_min与最大面积A_max之间，且所述惯性矩I_x(x_i,y_i)大于所述最小惯性矩I_min，则所述初始撑杆剖面满足强度设计要求；否则，进行步骤六；

步骤六、通过一组预定缩放系数m、n，采用缩放变换对步骤二中所述每个单元中心线的端点坐标(x_i，y_i)进行缩放，得到缩放后的坐标(mx_i,ny_i)，并计算得到缩放后的剖面面积A(mx_i,ny_i)和惯性矩I_x(mx_i,ny_i)；

步骤七、判断所述面积A(mx_i,ny_i)是否在最小面积A_min与最大面积A_max之间，同时判断所述惯性矩I_x(mx_i,ny_i)是否大于所述最小惯性矩I_min；若是，则经过缩放变换的撑杆剖面满足强度设计要求，再通过对所述每个单元缩放后的坐标(mx_i,ny_i)进行曲线拟合，得到待设计撑杆的剖面；否则，重复步骤六到步骤七。

可选地，所述初始撑杆剖面为等壁厚的空心薄壁管状结构。

可选地，在所述步骤三中，根据如下公式(1)、(2)分别计算得到每个单元的面积A_i(x_i,y_i)和相对于X轴的惯性矩I_xi(x_i,y_i)：

A_i＝bc  (1)；