Параметрические исследования влияния степени овальности фюзеляжа на соответствие требованиям ударопрочности конструкции при динамическом нагружении в случае аварийной посадки

Авторы

Балунов К. А.^*, Зайцев А. М.^**, Кудряшов М. А.

ФАУ «Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н. Е. Жуковского», Жуковский, Московская область, Россия

*e-mail: kirill.balunov@tsagi.ru
**e-mail: artem.zaytsev@tsagi.ru

Аннотация

В работе рассматриваются вопросы соответствия конструкций фюзеляжа с различной степенью овальности поперечного сечения критериям ударопрочности в процессе динамического нагружения при аварийной посадке. Условия авариной посадки воспроизводятся путем численного моделирования испытаний вертикального сброса на жесткое основание отсека фюзеляжа с заданной вертикальной скоростью 9,14 м/с, что соответствует сбросу отсека фюзеляжа с высоты 4,27 метра. Численное моделирование выполняется с применением явного нелинейного динамического конечно-элементного решателя программного комплекса LS-DYNA. Проводится сравнительный анализ влияния параметров овальности отсеков фюзеляжа и жесткости элементов грузового пола фюзеляжа на соответствие критериям ударопрочности по сохранению безопасного объема и обеспечения путей эвакуации пассажиров, а также эффективности поглощения кинетической энергии конструкцией.

Ключевые слова:

фюзеляж самолета, овальное поперечное сечение фюзеляжа, параметрические исследования, численное моделирование, динамический анализ, аварийная посадка, ударопрочность

Библиографический список

1. Barykin S. et al. The complexity of digital marketing methodology implementation in air passenger transportation: the case of Russia // Transportation Research Procedia, 2022, vol. 63, pp. 695-702. DOI: 10.1016/j.trpro.2022.06.064
2. Michael C.Y.Niu. Airframe Stress Analysis and Sizing, Conmlit Press Ltd, 1999. 795 p.
3. Мантуров Д.В., Клочков В.В. Методологические проблемы стратегического планирования развития российской авиационной промышленности // Труды МАИ. 2012. № 53. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=29364
4. Дудченко А.А. Канчая Рохас Р.А. Выбор оптимальной по весу формы поперечного сечения отсека фюзеляжа // Труды МАИ. 2011. № 44. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=25000
5. Зайцев А.М., Навоев А.А. Оптимизация конструктивно-силовых схем нетрадиционных летательных аппаратов // Научно-техническая конференция «Прочность конструкций летательных аппаратов» (Жуковский, 08–09 декабря 2016): сборник статей. – Жуковский: Изд-во ЦАГИ им. проф. Н.Е. Жуковского, 2017. С. 93-98.
6. Kalyguina G.V. et al. The Dolphin: A New 100-Seat Aircraft in Lifting-Fuselage Layout // 23rd Congress of International Council of the Aeronautical Sciences, 8-13 September, 2002, Toronto, Canada.
7. Mukhopadhyay V. et al. Analysis, design, and optimization of noncylindrical fuselage for blended-wing-body vehicle // Journal of Aircraft, 2004, vol. 41, no. 4, pp. 925-930. DOI: 10.2514/1.417
8. Mukhopadhyay V. Structural concepts study of non-circular fuselage configurations // SAE/AIAA World Aviation Congress, 1996, № AIAA Paper 96-WAC-67.
9. Geuskens F. et al. Analysis of conformable pressure vessels: Introducing the multi-bubble // AIAA Journal, 2011, vol. 49, no. 8, pp. 1683-1692. DOI: 10.2514/1.J050822
10. Зайцев А.М. Адаптация конструкции фюзеляжа с нетрадиционным поперечным сечением к воздействию внешних силовых факторов // Ученные записки ЦАГИ. 2022. Т. 53. № 2. С. 58-67.
11. Бирюк В.И., Навоев А.А., Черноусов В.И. Разработка конструктивно-компоновочной схемы фюзеляжа перспективного широкофюзеляжного самолета // Ученые записки ЦАГИ. 2013. Т. 44. № 5. С. 102-110.
12. Бирюк В.И., Климов А.В., Навоев А.А., Черноусов В.И. Конструктивно-силовая компоновка самолета с поперечным сечением фюзеляжа в виде эллипса фюзеляжа // Полет. Общероссийский научно-технический журнал. 2011. № 9. С. 12-18.
13. Chambers J.T. et al. Structural optimization study of the D8 double-bubble composite fuselage. 58th AIAA/ASCE/AHS/ASC Structures, Structural Dynamics, and Materials Conference, (9-13 January 2017, Grapevine, Texas). P. 0508. DOI: 10.2514/6.2017-0508
14. Kumakura I. et al. Summary of vertical drop tests of YS-11 transport fuselage sections // SAE transactions, 2003, pp. 531-540. DOI: 10.4271/2003-01-3027
15. Kindervater C.M. et al. Crash and impact simulation of aircraft structures-hybrid and FE based approaches // European congress on computational methods in applied sciences and engineering (Barcelona, Spain, 11 - 14 September 2000): ECCOMAS 2000. V. 20.
16. Liu X. et al. Drop test and crash simulation of a civil airplane fuselage section // Chinese Journal of Aeronautics, 2015, vol. 28, no. 2, pp. 447-456. DOI: 10.1016/j.cja.2015.01.007
17. Jackson K.E., Fasanella E.L. Crash simulation of a vertical drop test of a B737 fuselage section with overhead bins and luggage // Proceedings of the Third Triennial Aircraft Fire and Cabin Safety Conference, Atlantic City, NJ, 2001, pp. 22-25.
18. Abramowitz A., Soltis S. Summary of the FAA’s Commuter Airplane Crashworthiness Program // Fifth triennial international fire & cabin safety research conference, 2007.
19. Mou H., Xie J., Feng Z. Research status and future development of crashworthiness of civil aircraft fuselage structures: An overview // Progress in Aerospace Sciences, 2020, vol. 119, pp. 100644. DOI: 10.1016/j.paerosci.2020.100644
20. Прокудин О.А., Рабинский Л.Н. Чан К.Т. Определение динамических характеристик металлополимерного слоистого стержня // Труды МАИ. 2021. № 120. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=161419. DOI: 10.34759/trd-2021-120-06
21. Медведский А.Л., Мартиросов М.И., Хомченко А.В. Механика деформирования и разрушения полимерных композитов при наличии множественных расслоений произвольной формы под действием динамических нагрузок // Труды МАИ. 2022. № 124. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=166912. DOI: 10.34759/trd-2022-124-06
22. Нестеренко Г.И. Допустимые значения напряжений в конструкциях герметических фюзеляжей по условиям обеспечения усталости и живучести // Труды ЦАГИ. 2011. № 2698. С. 112.

Скачать статью