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基于RADIOSS的某型飞机雷达罩鸟撞分析AnalysisofBirdStriketoACertainAircraftRadomeBasedonRADIOSS郭琦(中航飞机西安飞机分公司陕西西安710089)【摘要】抗鸟撞性能是飞机雷达罩设计必须考虑的因素本文基于Altair公司RADIOSS软件采用HyperMesh建立了某型飞机的雷达罩和鸟体的有限元模型并用RADIOSS求解器对鸟撞过程进行了求解分析从而验证某型飞机雷达罩的抗鸟撞性能。关键词：HyperMeshRADIOSS雷达罩鸟撞Abstract:Birdstrikeresistantperformanceisaircraftradomedesignfactorsmustbeconsidered.ThispaperisbasedontheRADIOSSsoftwareofAltaircompanythefiniteelementmodeloftheradomeandbirdhasbeenestablishedwithHyperMeshandanalysistobirdstrikeprocessbyuseofRADIOSSsolvertoverifythebirdstrikeresistanceperformanceofacertainaircraftradome.Keywords:HyperMeshRADIOSSRadomebirdstrike引言飞机在使用过程中常会遇到外界环境的各种威胁如鸟撞、冰雹袭击和跑道上的飞石等。尤其是鸟撞问题长期以前一直受到飞机设计人员和用户的长期关注[1]。因而在现代飞机设计过程中飞机的抗鸟撞性能是必须考虑的因素之一。鸟撞是发生在瞬时的高度非线性冲击动力学问题。其严重程度主要决定于撞击的部位、鸟体的质量和鸟相对于飞机的速度等因素。位于飞机头部的雷达罩迎风面积较大与鸟相撞的几率也相应的增大。为了减小鸟撞带来的损失设计人员开始注重雷达罩抗鸟撞能力的设计鸟撞计算及其试验也开始大规模的展开。本文针对某型飞机雷达罩采用耦合解法应用RADIOSS领先的非线性动力求解技术对其进行鸟撞过程的求解分析以此验证雷达罩的抗鸟撞性能。有限元建模某型飞机雷达罩为玻璃钢蜂窝夹心半球结构内外面板为石英玻璃布中间为蜂窝夹层。其有限元模型包括三部分：鸟体模型、复合材料玻璃布模型和蜂窝夹层模型。鸟体模型鸟体模型采用SPH建模SPH是光滑质点流体动力学方法它是一种无网格纯拉格朗日方法[2]是把连续的物理流场用一定速度的质点集合来描述每个质点作为该物理流场的插值点问题的解通过这些质点的规则插值函数来得到守恒方程用质点内力来表达可以直观的模拟鸟体的抛洒现象。鸟体的形状是两端为圆球的圆柱体如图1所示。圆柱体的直径D由公式(1)来确定。（1）式中：D为圆柱体直径；M为理想鸟体的质量；ρ为理想鸟体材料的平均密度。图1鸟体形状图2SPH鸟体模型通过公式确定鸟体的直径D=0.1112m。采用SPH建立鸟体粒子模型如图2所示共计10564个节点重量为1.8Kg。鸟体材料选用RADIOSS粘性流体MAT/HYDRODYNAMIC/MLAW6模拟。材料参数设置中鸟体的密度为1.0×10-6Kg/mm3流体常数体积模量：C1=2.199流体受拉形成气穴的压力Pmin=-1.0×10-4GPa。雷达罩建模雷达罩为混合复合材料其建模方式有三种：复合材料的每层采用至少一层的实体单元层与层之间采用共节点处理或带失效模式的接触处理。这种方法精度高但模型规模大计算消耗高。复合材料中较厚的芯层采用实体单元薄层使用壳单元建模层与层之间采用共节点处理。这种方法精度高模型规模有所减少。复合材料使用特定的夹层板壳模型TYPE11厚度方形仅有一层壳单元这种壳单元公式可以定义厚度方向N个不同的材料层。其精度高模型规模小。某型飞机雷达罩的建模方式采用第二种方法中间的蜂窝夹层采用实体单元选用RADIOSS蜂窝材料MAT/OTHER/M28_HONEYCOMB模拟；内外石英玻璃布采用壳单元建模选用RADIOSS表格式分段线性弹塑性材料MAT/ELASTO-PLASTIC/M36_PLAS_TAB模拟。材料参数可根据相关的材料手册查得。雷达罩的有限元模型如图3所示网格单元数为27232网格节点数为18272。其中二维单元18156实体单元9076。图3雷达罩有限元模型接触RADIOSS中定义了很多类接触（Interface）