一種飛機(jī)高升力系統(tǒng)載荷計(jì)算方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及航空系統(tǒng)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，具體涉及一種飛機(jī)高升力系統(tǒng)載荷計(jì)算方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有技術(shù)中，采用商用有限元軟件NASTRAN或MARC進(jìn)行飛機(jī)高升力系統(tǒng)載荷計(jì) 算，但是，對(duì)于設(shè)計(jì)載荷情況多而復(fù)雜的高升力系統(tǒng)，以往的方法計(jì)算效率低，甚至不能完 成高升力系統(tǒng)的載荷計(jì)算工作，制約著我國(guó)飛機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是提供一種飛機(jī)高升力系統(tǒng)載荷計(jì)算方法，以解決現(xiàn)有計(jì)算方法效 率低，無(wú)法滿足設(shè)計(jì)要求問(wèn)題。
[0004] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：
[0005] 一種飛機(jī)高升力系統(tǒng)載荷計(jì)算方法，所述高升力系統(tǒng)中的增升裝置與懸掛機(jī)構(gòu)多 連接點(diǎn)連接，所述懸掛機(jī)構(gòu)與所述高升力系統(tǒng)中的多個(gè)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)點(diǎn)接觸，包括如下步驟：
[0006] 步驟一、將所述高升力系統(tǒng)的傳力路線分解為增升裝置-懸掛機(jī)構(gòu)、懸掛機(jī)構(gòu)-運(yùn) 動(dòng)機(jī)構(gòu)；
[0007] 步驟二、為所述高升力系統(tǒng)施加預(yù)定載荷，使所述增升裝置受力，并將該力通過(guò)所 述多連接點(diǎn)傳遞至所述懸掛機(jī)構(gòu)；
[0008] 步驟三、獲取所述多連接點(diǎn)的剛度，根據(jù)所述預(yù)定載荷和所述多連接點(diǎn)的剛度得 到各連接點(diǎn)的載荷，從而得到所述懸掛機(jī)構(gòu)的總載荷；
[0009] 步驟四、根據(jù)所述懸掛機(jī)構(gòu)與所述多個(gè)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的力學(xué)平衡方程，得到所述懸掛 機(jī)構(gòu)與每一個(gè)所述運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的接觸點(diǎn)載荷。
[0010] 可選地，在所述步驟三中：
[0011] 首先根據(jù)最少勢(shì)能原理公式（1):
[0013] 得到公式（2):
[0015] 其中，P為所述預(yù)定載荷，K為各所述連接點(diǎn)的剛度矩陣；
[0016] 再取位移泛函（3)為：
[0018] 其中，N為形函數(shù)，u為位移泛函，i為連接點(diǎn)個(gè)數(shù)；
[0019] 再根據(jù)公式（4)得到各連接點(diǎn)的載荷n :
[0021] 其中，uT為u的轉(zhuǎn)置矩陣。
[0022] 可選地，在所述步驟四中，所述懸掛機(jī)構(gòu)與所述運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的接觸點(diǎn)為三個(gè)，對(duì)應(yīng)的 載荷分別為滑軌上前滾輪載荷&、為滑軌上后前滾輪載荷F h、嚙合齒廓之間的正壓力（縫 翼）Ft，所述懸掛機(jī)構(gòu)與所述運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的力學(xué)平衡方程為：
[0024] 其中，F(xiàn)Y、fz、mx為所述懸掛機(jī)構(gòu)的總載荷在X、Y、Z三個(gè)方向上的分載荷，a是Fq 的方向角，0為Fh的方向角，0為Ft的方向角，Rhg為滑軌外徑，L為Ft到滑軌軸線距離， L1為齒輪與齒條間摩擦力到滑軌軸線距離，y為齒輪摩擦系統(tǒng)。
[0025] 本發(fā)明的有益效果：
[0026] 本發(fā)明的高升力系統(tǒng)載荷計(jì)算方法，依據(jù)傳力路線上各環(huán)節(jié)的受力與約束情況， 可以把傳力路線分解為有機(jī)聯(lián)系的增升裝置-懸掛機(jī)構(gòu)、懸掛機(jī)構(gòu)-運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)子系統(tǒng)，再基 于各子系統(tǒng)設(shè)計(jì)理念和力學(xué)特征，分步解決復(fù)雜系統(tǒng)的傳力計(jì)算問(wèn)題，計(jì)算速度快、計(jì)算結(jié) 果準(zhǔn)確可靠，可以完全避免有限元軟件所需的復(fù)雜而又冗長(zhǎng)的過(guò)程。
【附圖說(shuō)明】
[0027] 圖1為本發(fā)明所述實(shí)施例的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028] 這里將詳細(xì)地對(duì)示例性實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明，其示例表示在附圖中。下面的描述涉及 附圖時(shí)，除非另有表示，不同附圖中的相同數(shù)字表示相同或相似的要素。
[0029] 本發(fā)明提供了一種飛機(jī)高升力系統(tǒng)載荷計(jì)算方法；其中，高升力系統(tǒng)中的增升裝 置與懸掛機(jī)構(gòu)通過(guò)多連接點(diǎn)連接，懸掛機(jī)構(gòu)與高升力系統(tǒng)中的多個(gè)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)點(diǎn)接觸。
[0030] 本發(fā)明的方法包括如下步驟：
[0031] 步驟S101、將所述高升力系統(tǒng)的傳力路線分解為增升裝置-懸掛機(jī)構(gòu)、懸掛機(jī) 構(gòu)-運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
[0032] 增升裝置-高升力系統(tǒng)是復(fù)雜流場(chǎng)下的一個(gè)復(fù)雜傳力系統(tǒng)，通常是氣動(dòng)外載-翼 面（縫翼或前中后襟翼）_懸掛機(jī)構(gòu)-非線性環(huán)節(jié)（運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)）和驅(qū)動(dòng)裝置構(gòu)成了一條可 分級(jí)研宄的傳力路線。依據(jù)傳力路線上各環(huán)節(jié)的受力與約束情況，可以把傳力路線分解為 有機(jī)聯(lián)系的至少兩個(gè)子系統(tǒng)，即增升裝置-懸掛機(jī)構(gòu)、懸掛機(jī)構(gòu)-運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)子系統(tǒng)。
[0033] 后續(xù)再基于各子系統(tǒng)設(shè)計(jì)理念和力學(xué)特征，應(yīng)用力學(xué)變分原理或二次規(guī)劃進(jìn)行力 學(xué)分析，從而分步解決復(fù)雜系統(tǒng)的傳力計(jì)算問(wèn)題，計(jì)算速度快、計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確可靠，可以完 全避免有限元軟件所需的復(fù)雜而又冗長(zhǎng)的過(guò)程。。
[0034] 步驟S102、為所述高升力系統(tǒng)施加預(yù)定載荷，使所述增升裝置受力，并將該力通過(guò) 所述多連接點(diǎn)傳遞至所述懸掛機(jī)構(gòu)。
[0035] 步驟S103、獲取所述多連接點(diǎn)的剛度，根據(jù)所述預(yù)定載荷和所述多連接點(diǎn)的剛度 得到各連接點(diǎn)的載荷，從而得到所述懸掛機(jī)構(gòu)的總載荷。
[0036] 由熱力學(xué)第一定律，如令物體的動(dòng)能為Ek，應(yīng)變能為U，則在微小的St時(shí)間間隔 內(nèi)，物體從一種狀態(tài)過(guò)渡到另一種狀態(tài)時(shí)，總能量的變化為：
[0037] 8 Ek+ 8 U = 8ff+ 8Q,
[0038] 其中，SW為體力Fbi與面力完成的功，SQ為物體由其周圍介質(zhì)所吸收（或 向外散發(fā)）的熱量。
[0039] 假定彈性變形過(guò)程是絕熱的，則對(duì)于靜力平衡問(wèn)題有SQ = 〇, SEK=0, SU = 51
[0040] 由虛位移原理：在外力作用下處于平衡狀態(tài)的變形體，當(dāng)給予物體微小虛位移時(shí)， 外力的總虛功等于物體的總虛應(yīng)變能，即Su= 8 W。
[0041] 由變分原理，微分方程的邊值問(wèn)題可化為一泛函的極值問(wèn)題：
[0042] 由里茲法，取位移泛函為：
[0044] 其中，N為形函數(shù)，u為位移泛函，i為連接點(diǎn)個(gè)數(shù)。
[0045] 泛函的變分為零相當(dāng)于將泛函對(duì)所包含的待定參數(shù)進(jìn)行全微分，并令所得的方程 等于零，即：
[0047] 由于Sai，Sa2，…是任意的，滿足上式時(shí)必然有
…都等于零。因此 可以得到一組方程為：
[0049] 這是