题目：直升机复杂结构鸟撞评估的极限载荷法

鸟撞是指飞机在飞行过程中与鸟类相撞所造成的飞行事故。鸟撞事故一般发生在雷达罩、旋翼、风挡、机翼前缘和发动机叶片等为飞机提供导航、升力、操纵环境、动力的突出部位，对于低空任务多、桨叶旋转区域大、翼尖速度高、不具备滑翔能力的直升机等旋翼飞行器来说具有十分巨大的危害。本文以民机适航条例CS/FAR/CCAR 29.631中有关旋翼飞行器的相关要求为依据，对某直升机座舱风挡复杂结构的抗鸟撞性能进行了理论分析、数值计算和实验研究，创新点如下：

（1）提出鸟撞评估的极限载荷法并确立了最危险的极限载荷波形

以某直升机座舱风挡结构为研究对象，以CS/FAR/CCAR 29.631的相关要求为依据，提出了一种鸟撞评估的极限载荷方法。首先对鸟撞过程中输入被撞结构的冲量上限进行了理论研究和误差分析，其次分析了鸟撞过程载荷持续时间下限的研究意义，并基于驻波理论结合鸟撞刚性平板实验标定了鸟撞过程的载荷持续时间的下限，进一步，选取一般意义上的三角形、矩形、梯形载荷波形，在给定的输入冲量、载荷持续时间限制的条件下，作用于某直升机座舱风挡结构进行了大量的有限元计算，得到了最危险的后直角三角形载荷波形，接着推导了上述一般激励下弹簧质量系统的位移响应，对计算结果进行了辅助验证。

（2）直升机座舱风挡结构有限元模型的建立和计算

通过对某直升机座舱风挡结构中风挡、主框架、蒙皮、上下视玻璃等构件进行分析，发现其中大量存在着含弱胶层的层合结构，尤其是三层层合主风挡，其面层与中间胶层的弹性模量之比超过了10000倍，此时有理由预测层间剪切作用显著增强，经典层合板理论中平截面假设不再成立，因此分别建立了三层实体单元、层合板壳单元的数值化模型，进行了不同胶层弹性模量下浅球面壳的冲击响应计算。

（3）进行了全尺寸鸟撞座舱风挡的实验研究，对极限载荷的评估结果进行了验证

以CS/FAR/CCAR 29.631的相关要求为依据，选取鸟体质量为1kg、鸟撞速度为84.4m/s、撞击点位于主框架中心的工况进行了某直升机座舱风挡的全尺寸鸟撞实验研究，一方面对座舱风挡结构的抗鸟撞性能进行了实验评估，另一方面对极限载荷获得的结果进行了验证。