● 摘要
在意外事故中，飞机机体坠落时产生的巨大动能将给乘客的生命安全造成严重威胁。为了提高坠机事故中乘员的生存率，飞机机身结构应当具备良好的耐撞性能，使冲击荷载限制在人体所能承受的范围内。主机身下腹框架是飞机坠落撞击地面时起主要缓冲作用的能量吸收结构。传统飞机机身多是单泡型的上椭圆结构形式（如空客320，波音737-800等），但随着飞机载客量的增大和飞行速度要求的提高，单泡型主机身结构已被证明并不是气动外形最理想的结构形式，取而代之的有可能是主机身截面扁平、气动性能更优的双泡型机身设计。该机身更适合未来大飞机高速、大载客量的理念。作为新概念的水平双泡型机身设计，到目前为止其耐撞性能尚未见到正式发表的相关文献进行研究。本文采用三维全尺寸有限元模拟，对照单泡型机身，建立水平双泡型机身的框架结构模型，研究其在冲击载荷作用下的破坏模式、能量吸收和缓冲特性。同时，在不牺牲货舱体积的前提下，对水平双泡型主机身货舱结构提出了一种改进方案，其主要特点是在机腹位置引入了能量耗散机制—六角蜂窝吸能元件。研究表明，在加入蜂窝吸能元件之前，水平双泡型机身与单泡型机身相比，其耐撞性能并没有得到明显的改善。而蜂窝吸能元件表现出较为恒定的压溃载荷—历程特性曲线，蜂窝压溃模式稳定，有效地改善了加速度环境，起到了良好的吸能与缓冲作用，使水平双泡型机身的耐撞能力得到了显著提高。并且改进型机身在撞击过程中舱室保持得较为完整，变形得到了一定的控制。最后，本文讨论了垂直放置蜂窝和水平放置蜂窝的模式下，吸能装置效果的差异，说明垂直放置蜂窝其缓冲吸能特性较水平放置蜂窝更好。