大型运输类飞机典型机身框段坠撞特性分析

为了研究大型运输类飞机坠撞特性及失效模式,发展机身框段结构有限元建模及坠撞仿真技术,首先设计加工三框两段全尺寸机身框段试验件(含2套三联座椅和4个FAA混Ⅲ假人);其次通过开展坠撞试验获得其坠撞变形及响应特性;最后建立经试验验证的机身框段有限元模型,并进一步评估其撞击不同地面(混凝土地面和软土地面)时的响应特性。结果表明,在6.02 m/s坠撞速度下,客舱地板上部区域基本保持完整,客舱地板下部区域发生了较大变形与破坏,产生3处塑性铰;货舱地板横梁一侧在其与机身框连接处发生断裂,导致同侧的客舱地板峰值加速度明显大于另一侧,最大峰值加速度和撞击力分别为427.7 m/s²和290.8 kN。有限元模型能够准确模拟客舱地板下部的3处塑性铰、货舱地板横梁与机身框连接处的失效情况等,且在速度、加速度等方面与试验结果吻合较好,仿真结果表明机身框是主要的吸能部件,占总吸能量的40.7%;当机身框段撞击不同地面时,由于软土地面发生变形并吸收了部分冲击能量,导致机身变形模式发生改变,并降低了传递给乘员的峰值加速度。