● 摘要
中央翼盒结构设计是飞机结构设计的一个重要环节，中央翼盒作为民用运输飞机重要受力部件以及整体油箱，其设计的优劣是一个飞机型号研制成功与否的关键之一。
本文选取过载系数较大的俯冲状态为研究对象，进行中央翼盒载荷计算，确定分析的边界条件。优化是一个反复迭代的过程，模型需要频繁使用，本文以Patran为平台，通过二次开发语言PCL建立参数化模型。在中央翼盒参数化有限元模型基础上，满足中央翼盒结构位移和应力约束条件下，首先对金属结构进行尺寸寻优，中央翼盒总质量减小同时，翼盒刚度得到明显提升。由于复合材料具有比强度、比刚度大等特点，使其结构设计具有更多自主性。利用PCL参数化有限元模型，通过毯式曲线设计法确定初始铺层，采用分级优化思想，以重量为目标函数，以位移、应变为约束条件，对复合材料结构进行优化。整个翼盒优化过程包括两个阶段：自由尺寸优化、层组次序优化。优化结果表明，在满足强度、刚度和铺层制造要求条件下，与金属结构对比，明显减轻了翼盒结构质量，并提高了结构刚度，达到预期目的。
同时对中央翼盒与机翼连接进行了分析，对大型运输机连接形式进行对比，分别讨论了改变螺钉数目、改变螺钉排布方式以及改变螺钉直径对连接结构刚度造成的影响，并进行了分析比较，对提高连接结构刚度有一定参考价值。