蜂窝夹芯雷达罩抗鸟撞冲击性能仿真分析.pdfVIP

第42卷第1期郑州航空工业管理学院学报Vol.42No.1

2024年02月JournalofZhengzhouUniversityofAeronauticsFeb.2024

D0I:10.19327/j.cnki.zuaxb.1007-9734.2024.01.004

蜂窝夹芯雷达罩抗鸟撞冲击性能仿真分析

李国举1,张潜锐，侯晖东23,张昕喆1.4

（1.郑州航空工业管理学院航空宇航学院，河南450046;

郑州

2.中国兵器工业标准化研究所，北京100089;

3.中国兵器科学研究院，北京

100089;

4.郑州航空工业管理学院河南省通用航空技术重点实验室，河南450046)

商郑州

摘要：在雷达天线罩抗鸟撞冲击响应有限元分析中，为了有效克服有限单元法在模拟鸟体局

部大变形计算中的不稳定性以及更好地模拟鸟体铺展、飞溅效果并提高鸟体与天线罩接触区域的计

算精度，需要采用FEM-SPH耦合方法模拟鸟体高速撞击天线罩的动态力学响应过程。文章分别采

用FEM、SPH和FEM-SPH耦合方法对1.8Kg的鸟体以150m/s的相对速度撞击天线罩三明治夹芯结

构的不同位置开展了有限元仿真研究。仿真结果表明,FEM-SPH耦合方法能够充分发挥FEM法和

SPH法各自的优势，能更精细地描述鸟体撞击到天线罩上的变形、失效以及铺展过程。进一步研究发

现，泡沫铝夹芯层材料在吸能方面起着主要作用，且鸟撞位置对天线罩的整体变形具有显著影响，鸟

撞最危险位置发生在雷达天线罩正面中心靠下位置，此时最大位移为123.5mm，为上部位置最大位

移值的1.8倍。

关键词：蜂窝夹芯结构；雷达罩；鸟撞；FEM-SPH耦合法；冲击能量

中图分类号：U467.6;文献标志码：A

撞击复合材料蜂窝夹芯板，借助高速摄影研究了夹

0引言

芯结构在软体高速冲击下的损伤情况。但由于高速

现代飞机的机头外部均装备雷达天线罩以保护摄影、空气炮等试验设备对场所有一定要求且价格

雷达天线安全。然而，雷达天线罩作为飞机主要的高昂，导致研究成本过高，且操作过程复杂、耗时。

迎风面结构之一，在服役过程中不可避免地会受到随着计算机性能和计算力学的不断发展，有限元仿

鸟体、冰電等的高速撞击，因此其抗冲击性能对飞机真方法逐渐成为分析鸟撞问题的主要手段4-6。郑涵

安全有着重要影响。天等[7]采用有限单元法（finiteelementmethod，简称

在所有高速撞击载荷中，鸟撞载荷是最为危险FEM）,研究了雷达罩抗鸟撞动力响应及结构受损情

的极限载荷，因此，开展鸟体撞击飞机的研究与测试况。刘玄等8采用FEM方法对无人机雷达天线罩在

尤为重要。当前,对于飞机鸟撞研究主要分为鸟撞抗鸟撞冲击过程的耗能进行了研究。然而,FEM方

试验和鸟撞仿真模拟两类方法。孔令勇等[2采用鸟法在结构受到大变形时容易引起单元畸变，难以有

撞试验装置对碳纤维复合材料层合板进行撞击测效模拟高速鸟撞过程中的鸟体塑性流动和铺展过

试，重点对材料的铺层方式与其耗能