基于飞参的尾翼载荷谱编制的均值法.pdf
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1、专题研究基于飞参的尾翼载荷谱编制的均值法汤庆辉1,黎泽金,任智勇1,张海东1(1.航空工业洪都,江西南昌,330 0 2 4;2.航空工业成飞,四川 成都,6 1 0 0 9 2)摘要:介绍了基于飞参的尾翼载荷谱编制的均值法,通过对飞参数据的处理获取尾翼载荷谱数据,用均值法编制飞机尾翼载荷谱。此方法编制的尾翼载荷谱可以为飞机尾翼的寿命分析和试验提供载荷谱依据。关键词:飞参;均值法;尾翼载荷谱Mean Method for Compiling Tail Load Spectrum Based on Flight ParametersTang Qinghui,Li Zejin,Ren Zhiyon
2、g,Zhang Haidong(1.AVIC HONGDU,Nanchang,Jiangxi,330024;2.AVIC CHENGFEI,Chengdu,Sichuan,610092)Abstract:The paper introduces the mean method for compiling tail load spectrum based on flight parameters.The tail load spectrum is obtained by processing flight parameter data and the mean method is used to
3、compile the aircraft tail load spectrum.The tail load spectrum compiled using this method can provide a loadspectrum basis for life analysis and testing of aircraft tail.Key words:Flight parameters;Mean method;Tail load spectrum翼载荷谱提供了数据依据。0引言1飞参数据在飞机载荷谱实测结束前,重心过载谱及起落架地谱可以根据规范给定的标准谱进行编制,而规范未提及考核后机身一
4、尾翼结构的尾翼载荷谱的编制。随着飞机气动载荷计算技术的不断发展及研制阶段气动风洞试验数据库的丰富,为根据飞参数据编制尾序号参数名称1相对时间2左垂尾位置3右垂尾位置4左副翼位置5右副翼位置6方向舵位置7左前缘襟翼内侧位置8右前缘襟翼内侧位置9俯仰速率10滚转速率11偏航速率在飞行部队调取了若干个起落的飞机飞参数据,分属于飞行大纲的典型飞行课目。各架次的飞参个数必须满足用于尾翼载荷谱编制。主要的参数可见表1。表1 用于尾翼载荷谱编制的飞行参数单位序号h:ms1213141516。171819o/s20/s21/s22参数名称全机总油量大气机气压高度大气机M数大气机指示空速大气机真侧滑角大气机真攻
5、角左发动机低压转速右发动机低压转速左发动机高压转速右发动机高压转速飞机俯仰角度单位序号kg23m24马赫25km/h2627。28%29%30俯仰角加速度%31%3233参数名称飞机横滚角度飞机磁航向角度飞机轴向加速度飞机法向加速度飞机侧向加速度法向过载表决值侧向过载表决值滚转角加速度偏航角加速度后机身法向过载单位m/sm/sm/s/s2/s2/s2g作者简介:汤庆辉,男,1 9 7 0 年9 月出生,研究员级高级工程师。教练机2 0 2 3.NO.29教练机TRA/NERAVIC数据库或软件,经计算获得飞参采集时刻点的平尾、2尾翼载荷谱数据垂尾和机翼的气动载荷及压心。某型飞机根据飞参计根据表
6、1 的飞参数据,利用气动载荷风洞试验的时间平尾载荷h:m:skg0:11:15-43.140:11:155.740:11:15-17.550:11:15-4.090:11:16-6.04算得出的平尾、垂尾载荷情况见表2。表2 经计算获得的各翼面载荷及压心弦向压心展向压心mm11.2262.14811.8551.63311.1172.21010.5742.86310.7242.606垂尾载荷kg152.62111.1294.5490.3710.29弦向压心m10.46310.29710.27910.3738.642展向压心m2.0162.0372.0382.0312.2952.1平尾、垂尾根部弯
7、矩平尾根部切面弯矩是通过平尾总载和展向压心经计算获得:Mipo=Ppo(Z,-Zo)式中:Mip一第i采集点平尾弯矩;Pp一第i采集点平尾根部切面载荷;Z一第i采集点平尾载荷的展向压心;Zo一平尾根部切面展向坐标。垂尾根部切面弯矩是通过垂尾总载和展向压心经计算获得:Micu=Picw(Y,-Yo)式中:Micw一第i采集点垂尾根部切面弯矩;Picu一第i采集点垂尾载荷;Y一第i采集点垂尾载荷的展向压心;Y。一垂尾根部切面展向坐标。2.2后机身过载当量化飞机飞行过程中,飞参记录到的过载(三向加速度)是对应于当时飞机重量下的过载(三向加速度),为了便于分析及试验,需将随时间和重量变化的过载n当量为
8、某一重量(通常用基本设计重量Go)下的过载nyicq。利用飞参中全机总油量及其他外挂情况可以知道随时间变化的飞机重量Gi,通过各时刻的飞机重量与基本设计重量的比值经计算获得各时刻的当量过载:njieg=G;nyGo3飞参数据预处理飞参数据的预处理主要包括对平尾、垂尾弯矩历程进行去伪码、峰谷值检测和滤波处理等。通过各参数的连续性及各参数变化的协调性来判断参数是否是伪码,然后将伪码进行删除的数据处理为去伪码;峰谷值检测主要是将尾翼弯矩随时间历程处理成满足相邻数据符合谷/峰或峰/谷形式。滤波主要是将尾翼弯矩随时间历程处理成满足相邻数据符合峰/谷差值大于滤波门槛值,滤波门槛值产生的结构应力水平应小于材
9、料的疲劳极限。某型飞机平尾根部切面在承受1 0 0 0 0 Nm的弯矩情况下,平尾根部应力水平为1 5 8 MPa,可以将7 0 0 Nm的弯矩(平尾根部应力为1 1 MPa,小于根部结构材料的疲劳极限)作为滤波的门槛值。4平尾、垂尾弯矩谱4.1平尾、垂尾弯矩历程雨流计数处理对每个架次中的平尾、垂尾弯矩历程,用雨流计数法进行计数处理。某型飞机某课目的平尾弯矩平均计数结果见表3。同理也可获得相应课目垂尾弯矩的平均计数结果。4.2平尾、垂尾弯矩总谱将各典型课目的平尾、垂尾平均弯矩谱与一个训练周期中典型课目的架次数相乘后叠加,便可得到平尾、垂尾弯矩总谱,计算公式:P=BQ式中:Q为课目矩阵;B为各课
10、目平尾、垂尾弯矩平均谱;P为平尾、垂尾弯矩总谱。4.3尾翼弯矩谱超越频次曲线根据飞参得到的平尾的均值非负、均值为负及垂尾左、右面谱可通过材料等寿图(见图1),按等损伤10教练机2 0 2 3.NO.2专题研究表3某型飞机某课目平尾弯矩平均雨流计数结果MaMm-7000-6300-6300-5600-5600-4900-4900-4200-4200-3500-3500-2800-2800-2100-2100-1400-1400-700-700-00-700700-14001400-21002100-28002800-35003500-42004200-49004900-56005600-6300
11、6300-70007000-77007700-84008400-9100原理折算成谷值为零的常谷值谱。折算方法为:PA=2Pa=P,-P.+P.uNPPP图1 材料等寿图式中:P一破坏载荷,根据静力试验结果反推得到;Pm一均值;P一幅值;Pa一折算后的幅值;PA一折算后的峰值。经折算后的平尾常谷值谱见表4(均值为非负)和表5(均值为负),1 0 0 0 飞行小时平尾谱的超越频数701400-0-70014000.20.20.20.21.40.621.6628.63.820.411.829.88205153.810.84.614.67.87.8687.45.644.633.21.81.60.80
12、.40.60.20.22100-28003500-4200-4900-210028000.210.60.81.62.21.40.61.41.62.832.61.20.20.60.60.42xPixPa5600-6300-7000-7700-8400-350042000.80.60.60.40.41.20.20.42.81.21.61PNm49000.20.20.40.61.20.40.20.60.410.20.4560000.20.40.20.40.210.40.40.2曲线见图2;同理可得1 0 0 0 飞行小时垂尾左、右面谱的超越频数曲线,见图3。弯矩/Nm)均值非负01均值为负图2 某型
13、飞机1 0 0 0 飞行小时平尾弯矩谱超越频次曲线弯矩/(Nm)左面谱01右面谱图3某型飞机1 0 0 0 飞行小时垂尾弯矩谱超越频次曲线63000.22270000.23377000.20.40.64484000.60.40.2LOG(NC)56LOG(NC)5691000.4教练机2 0 2 3.NO.211教练机TRA/NERAVIC表4 1 0 0 0 飞行小时平尾弯矩常谷值谱(均值为非负)序号峰值17002140032100谷值常谷峰值0700.0700704.71400709.5频次累积频次序号峰值12598.378240.714968.565642.44739.250673.9谷
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