科技成果

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成果名称: 轻型通用飞机强度设计关键技术

成果登记号: 9612020Y0838

第一完成单位: 航空工业第一飞机设计研究院

联 系 人: 刘羽翔

成果类型: 应用技术

成果体现形式 : 新技术

技术领域: 航空航天

应用行业: 交通运输、仓储和邮政业

成果简介:

本项目属于航空科技领域,具体涉及超轻型结构布局及参数联合工程优化、锥筒型机身轻量化设计方法、超薄蒙皮结构的精细化分析方法和流程,管簧式起落架大变形强度分析技术。

主要科学技术内容: 强度设计是飞机研制工作中的基石,是确保飞机安全和减重的主要依据。

轻型通用飞机尺寸小、结构紧凑,可设计空间小,优化难度大;"皮薄骨架轻"的特点,使得机体蒙皮在极低的载荷下发生屈曲,结构过早进入非线性状态,难以预测其承载能力;而为了降低成本并提高维护性,对常见的液压起落架形式进行精简化设计,其刚度、强度和缓冲性能三者的匹配性更是设计难题。

本项目通过梳理轻型通用飞机的强度设计需求,开展了轻量化结构布局和参数精细工程优化设计技术研究,在严格按照民航23部要求的情况下,独立自主完成了轻型通用飞机的强度设计,在超轻型结构布局及参数联合工程优化、锥筒型机身轻量化设计、超薄蒙皮结构精细化分析、管簧式起落架大变形强度设计为代表的4大技术方面取得突破,成功解决了轻型通用飞机的强度设计难点,为机体和起落架的强度分析提供了新的手段,提升了设计能力。

达到的主要技术指标: (1)建立了一套超轻型结构布局及参数联合工程优化设计技术,提出了机翼撑杆位置、流线型截面及高载压杆稳定性组合优化设计技术,与机翼构件截面参数联合优化,明显降低了机翼整体结构重量,较同类飞机减重5%;(2)构建了锥筒型机身轻量化设计方法,合理优化隔框布局,与蒙皮结构参数联合优化,建立后机身锥壳结构参数与承载能力及结构重量间的函数关系,实现轻型通用飞机机体结构超轻构件布局及参数快速优化,提高了机体结构承载效率,较同类飞机减重3%;(3)针对机体薄壁结构,建立了强度设计准则,通过精细化设计技术,基于解析和非线性仿真等手段,解决了超薄蒙皮低载屈曲带来的设计难题,深挖结构潜力,与同类飞机相比,部分蒙皮厚度减薄20%以上;(4)利用几何非线性和材料非线性仿真分析技术,解决了管簧式起落架大变形带来的强度安全设计难题,达到了起落架刚度、强度和缓冲性能三者最优匹配,与油液缓冲器式起落架相比,减重30%以上。

作用意义及应用推广情况: 该项目已在小鹰-500飞机和小鹰-700飞机的主结构设计及优化过程中得到应用,具有很好的通用性,充分发挥了在型号中的作用,提高了结构承载效率、有效的实现了减重、并缩短了研制周期,保证了型号的顺利推进。

小鹰-500飞机作为国产轻型通用飞机的领跑者,已销量近百架,得到了广大客户的认可、并取得了良好的市场口碑;小鹰-700飞机作为一款在近年来独立自主研发的轻型通用飞机,研制总经费上亿元、在多方面取得了突破,已经顺利完成首飞。

该项目取得了诸多创新性成果、形成了较完整的技术体系,可直接应用于轻型通用类飞机设计,也可供其它类型飞机参考借鉴,为我国通用飞机自主研制迈出了坚实一步,具有广泛的应用前景及较高的推广价值。