李　旭，晨　曦，孟　超

(1.中航沈飞民用飞机有限责任公司 工程研发中心，沈阳 110179； 2.沈阳航空航天大学 理学院，沈阳 110136)



民用飞机球面框的优化和方案设计

李旭1，晨曦1，孟超2

(1.中航沈飞民用飞机有限责任公司 工程研发中心，沈阳 110179； 2.沈阳航空航天大学 理学院，沈阳 110136)

机身球面框是民用飞机机身增压舱的端框，是飞机的主要结构部件。球面框复杂的结构形式和装配要求，极大地增加了设计难度。在某型号飞机的概念设计阶段，基于先进的OptiStruct优化技术，对球面框初始构型进行了拓扑优化。参照优化后的密度云图，调整经向加筋的结构位置，给出3种满足强度要求和刚度要求的初始设计方案。使用MSC.Patran建立细节有限元模型模拟3种方案，计算每个球面框方案在增压载荷工况下的应力分布，为后续详细结构设计提供数据支持。

民用飞机；球面框；优化；有限元；应力

在民用飞机机体结构中，球面框位于前、后机身，是机身增压舱的端框，主要承受机身客舱内的增压载荷。大曲率的半球形壳体通过薄膜应力来承担压力载荷，比平面框结构效率高。但由于球面框位于前、后机身收缩段，复杂的机体结构外轮廓面使球面框为多曲率的曲面，同时球面框的设计还需要考虑装配、制造和维护要求，这些都增加了球面框的设计难度。目前国内外学者对球面结构的研究取得了巨大进展，获得了很多优秀成果[1-6]。

专业强度分析软件和优化软件的不断开发和使用，弥补了理论分析在工程项目中难以简单应用的不足。……