一种直升机全机质量惯性载荷纵向分配方法组成比例

本发明专利技术公开了一种直升机全机质量惯性载荷纵向分配方法，该方法将机头前和机尾后各加一个虚拟框占距，主旋翼系统合成质量重心横坐标处设置一个虚拟框占距，将传统方法的N个标准理论框站距扩充为N+3个理论框站距，然后根据静力等效原则将空机质量分布清单的质量等效分配至机身的框占位，避免机体外伸质量缺失或者失真。在主旋翼系统的质量合成重心处增加的虚拟框占距，避免悬挂主框局部拉杆载荷失真，使得直升机机体质量分配计算方法更加准确。确。确。

【技术实现步骤摘要】
一种直升机全机质量惯性载荷纵向分配方法


[0001]本专利技术涉及直升机
，特别是涉及一种直升机强度设计中，全机质量惯性载荷在分析中的分配方法。

技术介绍

[0002]直升机全机质量分布是机身有限元强度分析中的重要参数，机身总体载荷是由质量惯性载荷与气动载荷叠加而成的；同时全机质量分布也是直升机机体动力学设计的重要参数，直升机机体有限元模型中的质量惯性载荷分配方法要保证等效原则。
[0003]传统的机体有限元模型建模中质量分配计算时手动完成，一般将质量沿着机体纵向，按照机体理论的标准框占位，等效的分配至相邻两个机体航向框体上。手动分配时，效率低耗时较多；当设备或者吊挂在直升机机体有一定的延伸部分时，例如机头前面悬挂的很多系统，超过理论上第一个框占位，处理方法不得当时，会在一定程度上造成质量缺失或者等效分段质量失真，无法满足高精度的计算需求；同时，传统质量惯性载荷处理方法没有单独区分主旋翼系统质量，使得主减悬挂系统主框的局部拉杆载荷失真。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种直升机全机质量惯性载荷纵向分配方法，实现直升机全机质量惯性载荷分配计算方法的精确化、流程化和规范化，以提高设计效率与精度。
[0005]为了实现上述任务，本专利技术采用以下技术方案：
[0006]一种直升机全机质量惯性载荷纵向分配方法，包括：
[0007]获取直升机空机状态质量分布清单，质量分布清单包括多个质量个体以及对应的质量、各质量个体的重心坐标；
[0008]将所述质量分布清单中的质量个体建立质量分类；所述质量分类按照质量分为主旋翼系统质量、集中质量和分布质量三类；
[0009]针对质量分布清单中质量分类为主旋翼系统的质量个体，在机身总体坐标系下按照杠杆原理进行等效合成，得到合成后主旋翼系统，记录其总质量重心处的航向重心坐标；
[0010]将直升机机身按照总体设计方案划分为N个标准理论框站距，然后将机头前和机尾后各加一个虚拟框占距，在合成后主旋翼系统的总质量重心处航向重心坐标处设置一个虚拟框占距；
[0011]根据静力等效原则，将直升机空机质量分布清单中的集中质量和分布质量对应的质量个体的质量等效分布在所述N个标准理论框站距中；
[0012]将延伸在机头/机尾的质量个体以及其他系统质量利用杠杆原理相应地等效到机头前/机尾后的虚拟框占距；
[0013]统计直升机机体结构的质量分布，包括机头前和机尾后的虚拟框占距对应的质量，以及合成后主旋翼系统的总质量重心处虚拟框占距对应的质量，得到全机的质量分布；
[0014]将全机的质量分布乘以对应载荷情况的过载，计算得到全机的质量惯性载荷分
布。
[0015]进一步地，所述质量个体的重心坐标包括航向重心坐标、侧向重心坐标以及垂向重心坐标，这些坐标均为机身总体坐标系的重心位置。
[0016]进一步地，主旋翼系统质量的质量个体为主旋翼系统的相关组成部分，分布质量的质量个体是指沿着机身纵向具有跨2个相邻框距长度的构件，其他没有跨越2个框距长度的构件的质量个体均为集中质量。
[0017]进一步地，将质量分布清单中的集中质量对应的质量个体的质量等效分布在所述N个标准理论框站距中，包括：
[0018]步骤5.1，对于质量分类为集中质量的质量个体，根据其机体总体坐标系下的航向重心位置，按照理论框站距的航向重心坐标，通过计算确定集中质量的重心航向所处的标准理论框站距位置：
[0019]任意一个质量分类为集中质量的质量个体记为m，在机身总体坐标系下，其重心处的航向重心坐标为x
m
，每个标准理论框站距坐标为x
i
，i∈[0,N]；
[0020]当(x
m
‑
x
i
)
×
(x
m
‑
x
i+1
)<0时，此质量个体位于第i个标准理论框站距与i+1个标准理论框站距之间，则进行等效分配。
[0021]进一步地，所述进行等效分配的过程为：
[0022]步骤5.2，根据质量个体所处的标准理论框站距的位置，按照杠杆原理，将质量个体的质量等效到相邻的两个标准理论框站距：
[0023][0024][0025]m
m(i)
为质量个体m分到第i个框的等效质量，m
m(i+1)
为质量个体m分到第i+1个框占位的等效质量；m
m(i)
与m
m(i+1)
的侧向与垂向坐标保持不变，与原坐标相同。
[0026]进一步地，当(x
m
‑
x
i
)＝0时，此质量个体位于第i个标准理论框站距，无需再等效分配；
[0027]当(x
m
‑
x
i+1
)＝0时，此质量个体位于i+1个标准理论框站距，无需再等效分配。
[0028]进一步地，将直升机空机质量分布清单中的分布质量对应的质量个体的质量等效分布在所述N个标准理论框站距中，包括：
[0029]质量分布清单中的分布质量对应的质量个体，按照相等的线密度理论，将分布质量等效到相应长度范围的标准理论框站距之间，从而利用杠杆原理等效转化为多个集中质量，每个集中质量再按照步骤5.1和5.2相同的方法，逐步等效到标准理论框站距。
[0030]进一步地，得到全机质量分布之后，采用杠杆原理计算全机的重量重心，与质量分布清单中的原始重量重心数据进行对比，如不一致，则重新建立质量分布清单。
[0031]与现有技术相比，本专利技术具有以下技术特点：
[0032]1.本专利技术在直升机的机身机头前/机尾后分别增加虚拟框占距，避免机体外伸质量缺失或者失真，同时在主旋翼系统的质量合成重心处增加虚拟框占距，避免悬挂主框局部拉杆载荷失真，使得直升机机体质量分配计算方法更加准确，同时提高计算效率。
[0033]2.本专利技术沿着机身纵向方向通过增加虚拟占位划分理论框站距，能真实反映出直
升机全机质量惯性载荷分布，确保质量分布合理，保证强度计算过程的准确性。
附图说明
[0034]图1为N+3个理论框站距示意图；
[0035]图2为直升机全机质量惯性载荷分配计算流程图；
[0036]图3为直升机集中质量惯性载荷分配示意图；
[0037]图4为直升机分布质量惯性载荷分配示意图。
具体实施方式
[0038]为使本专利技术实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图并举实施例子，对本专利技术进行详细描述。所描述的实施例时本专利技术的一部分例子，而不是全部的实施例。
[0039]参见附图，本专利技术提供一种直升机机体质量的分配计算方法，能够避免机体外伸质量缺失或者失真，同时使得主旋翼系统的质量惯性载荷分配合理，直接分配到主旋翼桨毂位置，而不是按照传统方式分配到主减悬挂底部的机身两个主本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种直升机全机质量惯性载荷纵向分配方法，其特征在于，包括：获取直升机空机状态质量分布清单，质量分布清单包括多个质量个体以及对应的质量、各质量个体的重心坐标；将所述质量分布清单中的质量个体建立质量分类；所述质量分类按照质量分为主旋翼系统质量、集中质量和分布质量三类；针对质量分布清单中质量分类为主旋翼系统的质量个体，在机身总体坐标系下按照杠杆原理进行等效合成，得到合成后主旋翼系统，记录其总质量重心处的航向重心坐标；将直升机机身按照总体设计方案划分为N个标准理论框站距，然后将机头前和机尾后各加一个虚拟框占距，在合成后主旋翼系统的总质量重心处航向重心坐标处设置一个虚拟框占距；根据静力等效原则，将直升机空机质量分布清单中的集中质量和分布质量对应的质量个体的质量等效分布在所述N个标准理论框站距中；将延伸在机头/机尾的质量个体以及其他系统质量利用杠杆原理相应地等效到机头前/机尾后的虚拟框占距；统计直升机机体结构的质量分布，包括机头前和机尾后的虚拟框占距对应的质量，以及合成后主旋翼系统的总质量重心处虚拟框占距对应的质量，得到全机的质量分布；将全机的质量分布乘以对应载荷情况的过载，计算得到全机的质量惯性载荷分布。2.根据权利要求1所述的直升机全机质量惯性载荷纵向分配方法，其特征在于，所述质量个体的重心坐标包括航向重心坐标、侧向重心坐标以及垂向重心坐标，这些坐标均为机身总体坐标系的重心位置。3.根据权利要求1所述的直升机全机质量惯性载荷纵向分配方法，其特征在于，主旋翼系统质量的质量个体为主旋翼系统的相关组成部分，分布质量的质量个体是指沿着机身纵向具有跨2个相邻框距长度的构件，其他没有跨越2个框距长度的构件的质量个体均为集中质量。4.根据权利要求1所述的直升机全机质量惯性载荷纵向分配方法，其特征在于，将质量分布清单中的集中质量对应的质量个体的质量等效分布在所述N个标准理论框站距中，包括：步骤5.1，对于质量分类为集中质量的质量个体，根据其机体总体坐标系下的航向重心位置，按照理论框站距的航向重心坐标，通过计算确定集中质量的重心航向所处的标准理论框站距位置：任意一个质量分类为集中质量的质量个体记为m，在机身总体坐标系下，其重心处的航向重心坐标为x
m

【专利技术属性】
技术研发人员：李玉莲，王虎林，宋瑶，刘娜，刘兴超，张巍天，
申请(专利权)人：哈尔滨哈飞航空工业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：