大过载机动下飞机油箱晃动冲击效应的流固耦合分析

钟连; 支亚非; 杨莹; 杨尚霖; 姚小虎

应用力学学报 ›› 2025, Vol. 42 ›› Issue (1) : 40 -53.

钟连, 支亚非, 杨莹, 杨尚霖, 姚小虎

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摘要

搭建Abaqus与Star-ccm+联合仿真流固耦合方法对某型飞机全复合材料油箱在弹射起飞与拦阻着陆过程中的晃动问题进行研究。首先通过模拟液舱晃动实验验证了所搭建流固耦合分析方法的可靠性。根据飞机油箱原型建立了全复合材料油箱精细结构模型和流体域模型，探究了3种不同充液率下的油箱晃动冲击效应，得到了弹射起飞与拦阻着陆过程中油箱内油液的晃动形态、压力分布、油箱应力应变及油箱蒙皮变形等结果。分析表明：弹射起飞与拦阻着陆过程中油液晃动有堆积、晃动、平稳3个阶段，油箱内燃油的晃动集中于前1.3 s内；2种工况中燃油冲击油箱产生的冲击压力均随充液率提升而增大，弹射起飞和拦阻着陆工况中最大冲击压力分别为19.135 kPa和11.102 kPa;飞机在大过载过程中油箱结构响应由过载主导；拦阻着陆过程中油箱结构响应大于弹射起飞，因此拦阻着陆对于油箱结构强度的要求更为严格。