14某型机雷达罩鸟撞仿真分析-胡文刚(5).doc

Forpersonaluseonlyinstudyandresearch;mercialuse第二十八届(2012)全国直升机年会论文某型机雷达罩鸟撞仿真分析胡文刚于仁业尚晓冬王刚(中航工业哈尔滨飞机工业集团,哈尔滨,150066)摘要:建立了某型机雷达罩模型,运用瞬态动力学软件Dytran对整个鸟撞过程进行了仿真分析,得到了雷达罩动态响应分析结果,进行了某机型雷达罩鸟撞试验。仿真分析结果与鸟撞试验进行了对比,雷达结构的冲击力、应变动态时程曲线与实验结果符合性较好,说明仿真分析方法合理、结果可信,可应用于同类型直升机鸟撞问题。关键字:鸟撞;Dytran;仿真分析;雷达罩1引言从上个世纪40年代起,鸟对飞行器的撞击问题就引起了人们的注意。随着现代飞行器向高速、低空发展,鸟撞造成飞机严重损坏、失事及人员伤亡的潜在危险也增加了。为了提高飞行器结构的抗鸟撞能力,必须在结构设计时考虑抗鸟撞强度问题。本文建立了某机型雷达罩模型,运用流固耦合的方法,对结构的鸟撞问题进行了计算。并把仿真分析结果与鸟撞试验进行了对比,由于仿真结果与试验结果大致相同,证明了该仿真方法合理,结果可信。2雷达罩构型形式直升机雷达罩除了整流和维形外,应有足够的强度、刚度和使用寿命,达到保护雷达天线的作用,同时又要满足雷达天线的工作性能,即利用辐射出的一定频率的电磁波的传播过程特性,来探索目标测距和控制武器攻击目标没有较大影响。雷达罩材料主要为复合材料。填充蜂窝夹层的三层夹层结构,是由二层蒙皮和一层蜂窝夹层组成,蜂窝夹层用介质材料填充(多为硬质聚氨酯泡沫塑料)用以匹配蒙皮材料的介电常数。三层夹层结构是雷达罩用的最广的一种结构型式,此类雷达罩结构重量较轻,带宽较大,具有较高的强度重量比,多用于大尺寸,任何频带的雷达罩。但此类夹层结构对极化和入射角较为敏感,针对防鸟撞结构,综合各种因素通常选用的是对称三层夹层结构。由于雷达罩内部空间小并有透波要求,在材料的选择上受到一定限制,因此在结构设计中应尽量考虑增加结构的吸能特性和耗散能特性,使该结构能充分吸收耗散冲击能量。雷达罩结构构型采用复合材料蜂窝夹层结构,由内外面板和夹芯构成,,[45,45,0,0],[0,0,45,45]玻璃布3鸟撞动力学分析方法鸟撞问题是典型的接触碰撞大变形动力学问题,撞击过程是一个非常复杂的非线性过程,撞击载荷随时间和结构的变形而变化,导致载荷与结构耦合。但是,在冲击过程中,系统必须遵循质量守恒、能量守恒和动量守恒以及初始边界条件。根据连续介质力学原理,在鸟与被撞击物体组成的系统中,用Lagrange方法描述的任意时刻两物体的守恒方程为:式中:X表示材料坐标,t为时间参量;ρ为当前质量密度,ρ0为初始质量密度,σij及Dij分别为柯西应力张量和应变率张量,bi是单位质量体积力,ui是质点位移,ωint为内能变化率,J为体积变化律。取虚速度为加权系数,根据加权余量法和虚功原理,碰撞系统的控制方程为(4)式中各项分别表示单位时间内系统的内力、体力、惯性力和表面力的虚功方程。对(4)式进行离散,并代入任意时刻节点位移、速度、密度等相关参数后得(5)式中M为质量矩阵,U为位移向量,P为内力向量,F为外力向量体力和表面力。加入