1、隨著我國大型民用飛機研制項目的啟動，開發(fā)設計新型機身結構是提高大型客機壽命、可靠性、經(jīng)濟性、安全性和舒適性的有效手段。因此迫切需要開展民用飛機機身結構設計方面的系統(tǒng)研究，其中包括對目前民機機身壁板結構進行剪切，軸壓載荷的試驗與結構強度分析，以及整機水上迫降計算分析。
　　 首先，進行了民機機身十六種構型組裝壁板在剪切載荷下試驗研究，得出壁板失效形式，破壞載荷以及許用剪流與桁條剖面積、框剖面積和蒙皮板厚的關系曲線。通過國外材料與國

2、產(chǎn)材料的壁板試驗結果比較對使用張力場法計算的壁板剪切許用力進行修正，修正后的壁板剪切應力許用值只有4種構型壁板的估算值略高于試驗值，且偏差小于5％，滿足工程使用要求。通過名義壁板厚度與實測壁板厚度的許用剪流計算對比發(fā)現(xiàn)壁板破壞剪流計算值十分相近，說明蒙皮厚度只要控制在合理的公差范圍內(nèi)，則蒙皮厚度的偏差對壁板剪切強度影響很小。
　　 其次，進行了民機機身十一種構型組裝壁板在軸壓載荷下試驗研究，得出壁板失效形式和破壞載荷。在試驗的基

3、礎上對三種工程算法進行對比評估，發(fā)現(xiàn)“Johnson拋物線法”對此類構型壁板計算結果與試驗最為接近。建立了基于試驗驗證的壁板非線性有限元模型，進行了組裝壁板截面尺寸敏感度分析，發(fā)現(xiàn)長桁的剖面積是壁板軸壓破壞載荷主要影響因素，敏感度指標為44.2％，同時給出了該構型壁板精確的軸壓載荷二次響應面多項式。通過等重量設計的整體壁板有限元計算發(fā)現(xiàn)，其破壞形式與組裝壁板不同；整體壁板長桁沒有明顯的彎扭，最終蒙皮達到塑性屈曲應力發(fā)生壁板破壞；并且軸壓

4、破壞載荷相對組裝壁板提高了18.4％。根據(jù)有限元計算結果對整體壁板的“Johnson拋物線法”中的蒙皮有效寬度取法進行定義。在試驗設計的基礎上，采用多島遺傳算法和序列二次規(guī)劃算法對整體壁板結構尺寸進行了優(yōu)化設計，優(yōu)化后的壁板結構強度保持不變，重量減輕了8.8％，對整體壁板結構設計具有很好的參考價值。
　　 最后分別建立了某型飛機的剛體與彈性體水上迫降模型，通過對水體用光滑粒子流體動力學（SPH）無網(wǎng)格單元進行模擬，所得結果體現(xiàn)了

5、水體飛濺、晃動對機體結構墜撞的影響。通過飛機水上迫降剛體模型計算，得到飛機在迫降過程中的運動軌跡和飛機各個部位的過載曲線，分析結果表明飛機起落架放下使迫降過程中整個機體產(chǎn)生橫向擺動，增加了飛機橫向不穩(wěn)定性，因此最終確定了該型飛機最佳的水上迫降姿態(tài)為：起落架全收，襟翼全偏，最佳著水姿態(tài)角為7o。進行了民機機身乘客段的局部彈性體水上迫降模型計算，得到機身結構在水上墜撞過程中的沖擊響應，校核了飛機在最大下沉速率情況下的機體結構完整性，為民機機