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随机谱载荷下无人机机翼外挂物悬挂挂架的损伤容限分析

2021-07-23隋立军孙有朝

空军工程大学学报 2021年3期
关键词:裂纹有限元结构

隋立军, 孙有朝, 冯 宇

(1.南京航空航天大学民航学院, 南京, 210016; 2.中国民用航空适航审定中心西安航空器审定中心,西安, 710065; 3.空军工程大学航空工程学院, 西安, 710038)

外挂物悬挂挂架是无人机载机平台的重要接口和关键结构,主要用于悬挂安装各类导弹、炸弹、鱼雷、电子吊舱等任务及作战系统,并确保预期战术战技性能指标的实现[1]。常见的挂架包括机身挂架和机翼挂架等,对于大展弦比无人机来说,因机翼翼展较大,因而外挂物悬挂挂架多布置在机翼结构上,而且常布置多组对称挂架。

外挂物悬挂挂架的设计通常需要考虑结构强度、气动性能、操纵稳定性、控制、电气多个专业[2-3],目前相关学者针对有人机外挂物悬挂挂架的设计开展了广泛而较深入的研究,提出了外挂物悬挂挂架气动载荷设计方法[4];分析了外挂物悬挂挂架对载机平台气动特性[5]、颤振特性[6]及动力学特性[7]的影响;开展了相关结构分析与优化设计[8]、静强度[1]及疲劳强度分析[9]计算,总结提出了静力试验关键技术[10]等。无人机机载机平台领域目前相关研究集中在平台本体[11-12],外挂物悬挂挂架研究较少,目前仅针对武器系统挂架、光电载荷挂架、机载雷达挂架等[13-14]外挂物悬挂挂架开展了刚度、静强度有限元分析,鲜见相关疲劳及损伤容限的研究。

本文针对大展弦比无人机机翼组合探头挂架,建立了挂架有限元分析模型,根据损伤容限分析载荷谱,开展了基于断裂力学的损伤容限分析,为该挂架的疲劳定寿和检查间隔制定提供了依据。……

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