(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111391747.0 (22)申请日 2021.11.19 (71)申请人 中国直升 机设计研究所 地址 333001 江西省景德镇市航空路6 -8号 (72)发明人 袁李斌　树德军　吕乐丰　徐朝梁　 刘文琦　洪蛟　刘海　吴远飞　 (74)专利代理 机构 中国航空专利中心 1 1008 代理人 王世磊 (51)Int.Cl. G06F 30/15(2020.01) G06F 30/23(2020.01) G06F 30/28(2020.01) G06F 30/25(2020.01) G06F 113/08(2020.01) G06F 113/26(2020.01)G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种直升机着水后气囊充气展开的分析方 法 (57)摘要 本发明提供了一种直升机着水后气囊充气 展开的分析方法， 所述方法包括： 建立全机弹塑 性分析模型， 建立气囊折叠和充气模型； 将所述 全机弹塑性分析模型与气囊折叠和充气模型装 配； 建立水域模型， 并进行流固耦合模型分析 以 及气囊展开分析； 本发明通过该分析方法， 在型 号设计时可以为直升机着水后气囊展开情况的 着水载荷进行预测， 为应急气囊及其连接结构、 机体结构设计提供分析依据， 能够减少试验次 数， 降低设计研发成本及研发风险， 同时通过该 分析方法可以为直升机建立水上迫降程序及适 航取证提供重要支持。 权利要求书2页 说明书5页 附图2页 CN 114239130 A 2022.03.25 CN 114239130 A 1.一种直升 机着水后气囊充气展开的分析 方法， 其特 征在于， 所述方法包括： 建立全机弹 塑性分析模型， 建立气囊折叠和充气模型； 将所述全机弹 塑性分析模型与气囊折叠和充气模型装配； 建立水域模型， 并进行流固耦合模型分析以及气囊展开分析。 2.根据权利要求1所述的分析 方法， 其特 征在于， 所述建立全机弹 塑性分析模型， 包括： 根据全机结构主传力路径， 建立全机简化模型； 其中， 金属框梁结构通过壳、 梁单元模 拟， 复材腹板、 蒙皮结构通过壳单 元模拟； 对金属材料、 复合材料和蜂窝材料的特性和失效方式， 分别确定相应的材料本构模型， 并对全机各部位赋予相应属性。 3.根据权利要求2所述的分析方法， 其特征在于， 全机结构有限元分析采用动力学方 程： 其中， 结构阻尼C 很小， 可以忽略； 基于静力试验结果、 对主要传力结构路径分析的有效性进行验证和修正， 获取较为真 实的刚度矩阵K； 基于动特性试验结果， 对主要质量分布的有效性进行验证和修正， 进一步获取和验证 质量刚度矩阵M及刚度矩阵K。 4.根据权利要求3所述的分析 方法， 其特 征在于， 所述建立气囊折叠和充气模型， 包括： 根据气囊结构， 建立气囊分析模型； 其中， 根据气囊受力特点， 采用膜单 元进行模拟； 根据气囊折叠方式， 采用折叠模块对气囊进行折叠， 并装入浮筒舱结构中， 进行展开分 析测试； 根据气囊充气试验， 获取气囊充气展开时间， 对单个折叠气囊进行充气模拟， 并通过调 整气囊充气曲线， 获得与试验相同的展开时间； 气囊充气的质量流曲线考虑梯形曲线， 根据气囊最终压力、 气体成分 以及气囊展开体 积按气体 状态方程可以计算出总的气体量， 气体 状态方程： 其中， P为气体压力， V为气体体积， m为气体质量， R为普适气体常数， T为温度， μ为气体 的摩尔质量。 5.根据权利要求4所述的分析方法， 其特征在于， 所述将所述全机弹塑性分析模型与气 囊折叠和充气模型装配， 包括： 根据气囊绑带受力特点， 采用壳单 元进行模拟所述气囊绑带； 将所述全机弹塑性分析模型与所述气囊折叠和充气模型通过建立转轴JOINT单元进行 连接装配， 实现网格节点上的载荷 传递。 6.根据权利要求5所述的分析 方法， 其特 征在于， 所述建立水域模型， 包括： 根据着水区域范围建立水域模型； 其中， 水体采用光滑粒子流体动力学 单元模拟。 7.根据权利要求6所述的分析 方法， 其特 征在于， 所述建立水域模型， 还 包括： 基于数值造波方法理论， 采用推板 造波和动边界造波方法， 生成相应的海况的模型；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114239130 A 2根据着水试验结果， 以结果精度、 模型计算量为优化目标， 以粒子网格尺寸、 粒子光滑 长度、 人工粘性系数、 阻尼系数为优化变量， 进行参数优化修正， 获取精度高且运算效率高 的参数模型。 8.根据权利要求7所述的分析方法， 其特征在于， 所述流固耦合模型分析以及气囊展开 分析， 包括： 分析着水过程中机体结构变形、 破损的响应， 得到结构应变响应时间历程、 机体运动姿 态、 过载时间历程； 分析气囊展开过程中气囊应力及气囊绑带 连接载荷时间历程。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114239130 A 3