一种直升机全机质量体惯性载荷的分配方法组成比例

本发明专利技术属于直升机强度设计技术领域，具体涉及一种直升机全机质量体惯性载荷的分配方法。包括以下步骤：基于直升机的全机有限元模型环境，在机体坐标系下定位单个质量体的重心位置坐标，以此为参考点，将重心处的惯性载荷按力系静力等效原则分配到与质量体连接的机体结构上，通过建立合理的传载路径，实现质量体惯性载荷的有效传递，此方法能够精确地定位单个质量体的重心在直升机全机坐标系下的位置，更准确地将重心处的惯性载荷分配到机身主传力结构上，建立合理的载荷传递路径，以此提高机体结构应力分析的精度，实现更合理的结构尺寸定义。尺寸定义。尺寸定义。

【技术实现步骤摘要】
一种直升机全机质量体惯性载荷的分配方法


[0001]本专利技术属于直升机强度设计
，具体涉及一种直升机全机质量体惯性载荷的分配方法。

技术介绍

[0002]随着对直升机全机质量体精确化程度要求的提高，在进行直升机全机载荷计算时，首先需要计算构成直升机系统的各质量体的惯性载荷，并将其分配到机身传力结构上，以往的做法是将质量体的惯性载荷按静力等效的原则分配在框外缘的节点上，便于进行全机结构应力计算。但将惯性载荷分配到框外缘后，这样得到的结构应力不足以对应结构的真实受载状态。
[0003]本专利技术避免了惯性载荷分载方式的过度简化，将各质量体的惯性载荷较合理地分配到与其连接的结构上，可提高机身结构应力分析的精度。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的：针对现有技术的不足，本专利技术提出一种直升机全机质量体惯性载荷分配的方法，以提供更准确的机身结构载荷分布，从而提高全机结构的应力分析精度。
[0005]本专利技术的技术方案：为了实现上述目的，提出一种直升机全机质量体惯性载荷分配的方法，包括以下步骤：
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种直升机全机质量体惯性载荷分配的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.建立全机有限元模型，创建质量体参考点(1)；S2.惯性载荷计算；依据全机外部载荷文件、全机质量体文件、全机质量体转动惯量，计算出各质量体参考点(1)的重心处的惯性载荷；S3.创建结点组；将步骤S1中创建的质量体参考点(1)，分别与用于传载的机身有限元模型结点(2)创建结点组；用于传载的机身有限元模型包括前框(3)，后框(4)，侧平台(5)，纵梁(6)；所述结点(2)是指有限元模型网格单元的结点；所述结点组是指参与传递质量体参考点(1)惯性载荷的质量体参考点(1)与结点(2)的组合；S4.惯性载荷分载；基于力系静力等效原理，通过PCL命令，实现质量体参考点(1)的惯性载荷在所述步骤S3创建结点组中的有限元模型结点(2)的分配。2.根据权利要求1所述的一种直升机全机质量体惯性载荷分配的方法，其特征在于，在所述步骤S1中，在机体坐标系下，利用PATRAN中的PCL命令，将各质量体参考点(1)的重心坐标批量导入直升机的全机有限元模型环境中，创建各质量体参考点(1)。3.根据权利要求2所述的一种直升机全机质量体惯性载荷分配的方法，其特征在于，在所述步骤S2中，具体包括如下步骤：S201：根据全机质量体文件计算全机总质量，全机总质量M根据以下式一计算：式一中的M
i
指第i个质量体参考点(1)的质量，共有n个质量体参考点(1)；S202：再由全机总质量计算全机重心，全机重心(x
c
,y
c
,z
c
)根据以下式二计算：式二中的(x
i
,y
i
,z
i
)指第i个质量体参考点(1)的重心；S203：然后依据全机外部载荷文件，将全机外部载荷集中到全机重心处，外部载荷包括飞行载荷和/或着陆载荷，通过以下公式式三
‑
式八分别计算得到全机重心处的力与力矩在机体坐标系下各方向分力与分力矩：各方向分力与分力矩：各方向分力与分力矩：各方向分力与分力矩：各方向分力与分力矩：
式三、式四、式五中的F
xi
、F
yi
、F
zi
是第i个质量体参考点(1)在机体坐标系下全机外部载荷的分力，F
x
、F
y
、F
z
是在机体坐标系下全机外部载荷在全机重心处的分力；式六、式七、式八中的M
xi
、M
yi
、M
zi
是第i个质量体参考点(1)在机体坐标系下全机外部载荷的分力矩，M
x
、M
y
、M
z
是在机体坐标系下全机外部载荷在全机重心处的分力矩。4.根据权利要求3所述的一种直升机全机质量体惯性载荷分配的方法，其特征在于，在所述步骤S2中，还包括如下步骤：S204：依据全机质量体转动惯量，根据各质量体参考点(1)转动惯量(I
xi
,I
yi
,I
zi
)与惯性积(I
xyi
,I
yzi
,I
xzi
)，计算全机重心处的转动惯量(I
xc
,I
yc
,I
zc
)与惯性积(I
xyc
,I
yzc
,I
xzc
)；其中，第i个质量体参考点1的重心处绕x轴、y轴、z轴的自身转动惯量在全机重心处的转动惯量分别根据式九
‑
式十一进行计算:I
xic
＝I
xi
+M
i
[(y
i
‑
y
c
)2+(z
i
‑
z
c
)2]
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式九I
yic
＝I
yi
+M
i
[(x
i
‑
x
c
)2+(z
i
‑
z
c
)2]
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式十I
zic
＝I
zi
+M
i
[(y
i
‑
y
c
)2+(x
i
‑
x
c
)2]
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式十一全机重心处转动惯量根据式十二
‑
式十四进行计算：式十四进行计算：式十四进行计算：S205：通过式十五
‑
式十七将质量体参考点1的重心处的惯性积平移到全机重心处的惯性积：I
xyic
＝I
xyi
+M
i
(x
i
‑
x
o
)(y
i
‑
y
o
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式十五I
yzic
＝I
yzi
+M
i
(y
i
‑
y
c
)(z
i
‑
z
c
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式十六I
xzic
＝I
xzi
+M
i
(x
i
‑
x
c
)(z
i
‑
z
c
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式十七根据式十八
‑
式二十进行计算得到全机重心处的惯性积：式二十进行计算得到全机重心处的惯性积：式二十进行计算得到全机重心处的惯性积：。5.根据权利要求4所述的一种直升机全机质量体惯性载荷分配的方法，其特征在于，在所述步骤S2中，还包括如下步骤：S206：根据全机重心处的力F
x
、F
y
、F
z
与全机总质量M，通过式二十一
‑
式二十三计算全机重心处的平动过载：
S207：根据全机重心处的力矩M
x
、M
y
、M
z

【专利技术属性】
技术研发人员：吴松楠，查丁平，陈国军，
申请(专利权)人：中国直升机设计研究所，
类型：发明
国别省市：