水陆两栖飞机内流场结构冲击响应特性

摘要

水陆两栖飞机在航空消防领域具有独特优势，但其在水面高速滑行汲水和空中飞行灭火投水过程中，机体内部的运动水流会带来非定常水冲击效应。对于飞行器的流固耦合问题，以往的研究主要集中于机体外围流场与刚性飞机的相互作用，极少关注内部流场对结构变形和应力分布的影响。为此，根据水陆两栖飞机的使用模式，采用光滑粒子流与结构有限元耦合仿真的方法，开展全机主要影响区域的结构有限元建模和内流场建模，利用流固耦合方式求解机体弹性结构在汲水和投水内流场作用下的动态应力分布。结果表明：飞机高速汲水过程中，箱体结构持续受到内流冲击激励，结构各部位的应力不断变化，部分区域出现应力幅值较大幅度的振荡变化，且水箱隔板在某些时刻的最大瞬态应力达到0.38σ_b,最大振幅为0.42σ_max;飞机采用重力方式空中投水时，箱体结构受到的内流冲击激励相对较弱，端框最大瞬态增量应力为0.15σ_b,最大振幅为0.22σ_max,结构增量应力水平不高，且应力振荡幅度较小。

关键词

水陆两栖飞机 / 内流 / 冲击 / SPH / 动态应力

基金资助

工信部民机研制资助项目(No.MJZ-2018-F-22)