第二十八届（2012）全国直升机年会论文

某型机雷达罩鸟撞仿真分析

胡文刚  于仁业  尚晓冬  王  刚

（中航工业哈尔滨飞机工业集团，哈尔滨，150066）

摘  要：建立了某型机雷达罩模型，运用瞬态动力学软件Dytran对整个鸟撞过程进行了仿真分析，得到了雷达罩动态响应分析结果，进行了某机型雷达罩鸟撞试验。仿真分析结果与鸟撞试验进行了对比，雷达结构的冲击力、应变动态时程曲线与实验结果符合性较好，说明仿真分析方法合理、结果可信，可应用于同类型直升机鸟撞问

关键字：鸟撞；Dytran；仿真分析；雷达罩

1  引言

从上个世纪40年代起，鸟对飞行器的撞击问题就引起了人们的注意。随着现代飞行器向高速、低空发展，鸟撞造成飞机严重损坏、失事及人员伤亡的潜在危险也增加了。为了提高飞行器结构的抗鸟撞能力，必须在结构设计时考虑抗鸟撞强度问题。本文建立了某机型雷达罩模型，运用流固耦合的方法，对结构的鸟撞问题进行了计算。并把仿真分析结果与鸟撞试验进行了对比，由于仿真结果与试验结果大致相同，证明了该仿真方法合理，结果可信。

2  雷达罩构型形式

直升机雷达罩除了整流和维形外，应有足够的强度、刚度和使用寿命，达到保护雷达天线的作用，同时又要满足雷达天线的工作性能，即利用辐射出的一定频率的电磁波的传播过程特性，来探索目标测距和控制武器攻击目标没有较大影响。雷达罩材料主要为复合材料。

填充蜂窝夹层的三层夹层结构，是由二层蒙皮和一层蜂窝夹层组成，蜂窝夹层用介质材料填充(多为硬质聚氨酯泡沫塑料)用以匹配蒙皮材料的介电常数。三层夹层结构是雷达罩用的最广的一种结构型式，此类雷达罩结构重量较轻，带宽较大，具有较高的强度重量比，多用于大尺寸，任何频带的雷达罩。但此类夹层结构对极化和入射角较为敏感，针对防鸟撞结构，综合各种因素通常选用的是对称三层夹层结构。

由于雷达罩内部空间小并有透波要求，在材料的选择上受到一定限制，因此在结构设计中应尽量考虑增加结构的吸能特性和耗散能特性，使该结构能充分吸收耗散冲击能量。

雷达罩结构构型采用复合材料蜂窝夹层结构，由内外面板和夹芯构成，如

表1  雷达罩结构构型形式

3  鸟撞动力学分析方法

鸟撞问题是典型的接触碰撞大变形动力学问题，撞击过程是一个非常复杂的非线性过程，撞击载荷随时间和结构的变形而变化，导致载荷与结构耦合。但是，在冲击过程中，系统必须遵循质量守恒、能量守恒和动量守恒以及初始边界条件。根据连续介质力学原理，在鸟与被撞击物体组成的系统中，用Lagrange方法描述的任意时刻两物体的守恒方程为:

式中:X表示材料坐标， t为时间参量;ρ为当前质量密度，ρ0为初始质量密度，σij及Dij分别为柯西应力张量和应变率张量，bi是单位质量体积力，ui是质点位移，ωint为内能变化率，J为体积变化律。取虚速度为加权系数，根据加权余量法和虚功原理，碰撞系统的控制方程为