民机货舱下部复合材料结构抗坠撞吸能特性试验研究

doi:10.19936/j.cnki.2096-8000.20210928.013

复合材料科学与工程 ›› 2021, Vol. 0 ›› Issue (9): 83-88.DOI: 10.19936/j.cnki.2096-8000.20210928.013

民机货舱下部复合材料结构抗坠撞吸能特性试验研究

施萌¹, 汪洋¹, 吴志斌^1,2, 刘富^1*

1.上海飞机设计研究院,上海 201210;
2.西北工业大学航空学院,西安 710072

收稿日期:2020-12-30 出版日期:2021-09-28 发布日期:2021-10-13
通讯作者: 刘富(1983-),男,博士,高级工程师,研究方向为民机复合材料冲击动力学研究,liufu@comac.cc。
作者简介:施萌(1992-),男,硕士,工程师,研究方向为民机复合材料坠撞研究。

Study on the anti-crash energy absorption characteristic of composite structure in the sub-cargo structure

SHI Meng¹, WANG Yang¹, WU Zhi-bin^1,2, LIU Fu^1*

1. Shanghai Aircraft Design and Research Institute, Shanghai 201210, China;
2. School of Aeronautics, Northwestern Polytechnical University, Xi'an 710072, China

Received:2020-12-30 Online:2021-09-28 Published:2021-10-13

摘要/Abstract

摘要： 在可生存坠撞事故中,货舱下部复合材料结构是飞机坠撞过程中的主要吸能部件。货舱地板支撑立柱是货舱下部复合材料结构的主要支撑部件,研究其对货舱下部结构抗坠撞性能的影响尤为重要。针对不同立柱构型的典型民机货舱下部立柱组合件结构,开展了结构坠撞冲击试验。通过对结构失效模式和能量吸收情况进行对比分析,得到了货舱下部复合材料结构在坠撞速度为9.144 m/s时的抗坠撞吸能特性与立柱夹角、立柱厚度、触发形式等因素之间的关系。结果表明:当立柱夹角为90°、立柱厚度分段变化、立柱与框弱连接时,货舱下部复合材料结构的抗坠撞性能最好。

关键词: 复合材料结构, 适坠性, 吸能特性, 坠撞试验, 复合材料失效模式

Abstract: In a survivable crash, the sub-cargo structure is the main energy-absorbing component in the process of an aircraft crash. As an important energy-absorbing element during a crash, the composite stanchion has an important impact on the crash resistance of the sub-cargo structure. The vertical crash test of the sub-cargo structure was carried out. Comparing the structural deformation failure modes and energy absorption conditions, the relationship between energy absorption characteristics of the sub-cargo structure at a crash speed of 9.144 m/s and the angle of the stanchion, the thickness of the stanchion and the trigger form are obtained. The results show that when the angle of the stanchion is 90 degrees, the thickness of the stanchion varies in sections and the connection between the stanchion and the frame is weak, and the sub-cargo structure has the best energy-absorbing performance.

Key words: composite structures, crashworthiness, energy absorption, crush test, composites failure mode

中图分类号:

TB332

施萌, 汪洋, 吴志斌, 刘富. 民机货舱下部复合材料结构抗坠撞吸能特性试验研究[J]. 复合材料科学与工程, 2021, 0(9): 83-88.

SHI Meng, WANG Yang, WU Zhi-bin, LIU Fu. Study on the anti-crash energy absorption characteristic of composite structure in the sub-cargo structure[J]. COMPOSITES SCIENCE AND ENGINEERING, 2021, 0(9): 83-88.

参考文献

[1] ABROMOWITZ A, SMITH T G, VU T, et al. Vertical drop test of a narrow-body transport fuselage section with conformable auxiliary fuel tank onboard: DOT/FAA/AR00/56[R]. Washington, D, C.: FAA,2000.
[2] ABRAMOWITZ A, SMITH T G, VU T, et al. Vertical drop test of a narrow-body transport fuselage section with overhead stowage bins[C]//World Aviation Congress & Exposition. 2002.
[3] ADAMS A, LANKARANI H M. A modern aerospace modeling approach for evaluation of aircraft fuselage crashworthiness[J]. International Journal of Crashworthiness, 2003, 8(4): 401-413.
[4] LEPAGE F. Results of the airliner sub-passenger floor structure drop test[Z]. CRASURV, CEAT Test Report S98/4449000 part5, 2000.
[5] COLLINS J S, JOHNSON E R. Static and dynamic response of graphite-epoxy curved frames[J]. Journal of Composite Materials, 1992, 26(6): 792-803.
[6] PEREZ J, JOHNSON E, BOITNOTT R. Design and test of semicircular composite frames optimized for crashworthiness[C]//39th AIAA/ASME/ASCE/AHS/ASC Structures, Structural Dynamics, and Materials Conference and Exhibit. 1998.
[7] 邹田春, 郝鹏, 冯振宇, 等. 斜撑杆对复合材料机身段适坠性能的影响研究[J]. 机械强度, 2013, 35(4): 546-550.
[8] 刘小川, 周苏枫, 孙侠生, 等. 民用飞机客舱地板下部结构吸能优化[J]. 机械科学与技术, 2011, 30(11): 1968-1972.
[9] 任毅如, 向锦武, 罗漳平, 等. 客舱地板斜撑杆对民机典型机身段耐撞性能的影响[J]. 航空学报, 2010, 31(2): 271-276.
[10] 汪洋, 吴志斌, 刘富. 复合材料货舱地板立柱压溃响应试验[J]. 复合材料学报, 2020, 37(9): 130-136.
[11] 苟仲秋, 孙侠生, 宋笔锋. 民机地板以下结构参数变化对复合材料机身适坠性能的影响研究[J]. 机械科学与技术, 2008, 27(5): 620-624.
[12] 张景新, 邱光荣. 环氧树脂基直升机复合材料耐坠性性能试验研究[J]. 直升机技术, 2008(2): 47-50.
[13] 郑建强, 向锦武, 罗漳平, 等. 民机机身耐撞性设计的波纹板布局[J]. 航空学报, 2010, 31(7): 1396-1402.
[14] 郑建强, 向锦武, 罗漳平, 等. 民机机身下部结构耐撞性优化设计[J]. 航空学报, 2012, 33(4): 640-649.

民机货舱下部复合材料结构抗坠撞吸能特性试验研究

Study on the anti-crash energy absorption characteristic of composite structure in the sub-cargo structure

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[1]	马森, 赵启林, 施丽铭, 单成之. 基于改进差分进化算法的复合材料结构优化设计[J]. 复合材料科学与工程, 2021, 0(3): 14-20.
[2]	王永伟, 严刚, 郭飞. 含碳纳米管薄膜表层的蜂窝夹芯壁板模拟雷击试验研究[J]. 复合材料科学与工程, 2021, 0(3): 60-65.
[3]	王凯, 马其华, 查一斌. 端部诱导孔对Al-CFRP混合薄壁管轴向压缩性能的影响[J]. 复合材料科学与工程, 2021, 0(2): 65-71.
[4]	王梓尧, 严刚. 基于Lamb波的复合材料结构分层损伤扩展监测研究[J]. 复合材料科学与工程, 2020, 0(7): 20-26.
[5]	王鹏飞, 江亚彬, 宋江, 谭智铎. 深海用复合材料耐压壳体结构设计方法研究[J]. 复合材料科学与工程, 2020, 0(11): 49-53.
[6]	孙佳睿, 马其华, 蔡明, 胡沛元. 横向压溃载荷下碳纤维缠绕薄壁钢管的失效分析[J]. 玻璃钢/复合材料, 2019, 0(9): 5-13.
[7]	郑国栋,王杨,赵明,张晶. PFMEA在航天复合材料结构件成型中的应用研究[J]. 玻璃钢/复合材料, 2019, 0(8): 109-114.
[8]	袁国青. 复合材料结构设计人才培养的几点思考[J]. 玻璃钢/复合材料, 2016, 0(7): 96-100.
[9]	范学明, 王璐, 刘伟庆, 陈浩. 泡沫填充GFRP复合材料圆筒的轴向压缩吸能特性[J]. 复合材料科学与工程, 2014, 0(12): 36-40.
[10]	张焱冰, 任春雨, 朱锡. 复合材料结构声学性能优化设计问题研究概述[J]. 复合材料科学与工程, 2014, 0(1): 94-98.
[11]	杨节标, 张林文, 胡中永. 大型复合材料结构件检测技术研究进展[J]. 复合材料科学与工程, 2013, 0(3): 122-126.