翼身融合体(BWB)机身结构减重设计

• 作者: 赵书旺
• 来源期刊: 飞机设计参考资料
• 关键词: BWB 机身结构 重量优化
• 年，卷（期）: 2010,（1）
• 所属期刊栏目: 航空技术
• 页码范围: 46-52
• 页数: 7页
• 语种: 中文

摘要

对先进的翼身融合飞行器高效承压机身结构设计和分析是一个具有挑战性的问题.与传统的承受内部压力的圆柱形机身相比,盒形BWB 机身的应力水平高了一个数量级,因为内部压力主要产生的是弯曲应力而非蒙皮膜应力.另外,气动外形的变形,极大地影响机身升力效果.X-33飞行器多凸边保形油箱受压也有类似的问题.在早期的BWB设计研究中,对拱形肋壳体(VLRS)、平板肋壳体(FRS)、拱形壳体蜂窝芯(VLHC)及平板夹层壳体蜂窝芯结构的概念进行了研究.平板和拱形肋壳体的概念研究是最有效的.近期研究了一系列的复合材料夹层版和十字肋板结构.以应力和翘曲为约束,以最小重量为目标,得到了肋和蒙皮厚度、肋间距、板厚的优化数值.另外,开展了一系列有效的多泡状机身(MBF)构型概念研究.该特殊几何构型通过内部加强板和间隔舱墙中的膜应力来有效平衡内部压力载荷,同时外部加筋板可防止由于外部合成压力载荷引起的翘曲.和早期的研究结果相比,近似有限元(FEM)分析的初始结果表明最大应力水平和变形都逐渐降低.然而,通过每部分单元地板面积的有限元(FEM)重量的比较表明该构型的单元重量仍然比传统的B777圆柱型或A380椭圆形机身要重.考虑到多泡形机身制造,波音为了完成 480座客机的研究合同,设计了有"Y"型支撑的盒形机身,而不是特殊树脂膜注射(RFI)泡沫芯碳纤维复材缝合体.结果表明,对相同材料和尺寸,这种构型通过对多泡型机身的修正,有了更好的应力分配.