拓扑优化技术在飞机发动机吊挂结构设计中的应用

        摘 要：为了满足飞机结构设计周期短、重量指标要求高的问题，在飞机发动机吊挂设计过程中， 利用拓扑优化技术对该结构进行优化设计。在结构设计过程中利用拓扑优化得到一种传力直接，重 量较轻的结构形式。最终优化结果表明，采用拓扑优化技术能够大大减少设计周期，并且在满足设 计要求的前提下，实现飞机结构减重。
        关键词：飞机 结构 吊挂 拓扑优化

        Abstract：In order to meet the short aircraft structure design cycle, weight indicator demanding questions. This paper use topology optimization to optimize the structure in the design process of aircraft engine pylon. In the design process, topology optimization is used for getting a direct force transmission, lightweight structure. The final optimization result shows that using topology optimization technology can significantly reduce the design cycle, and also can reduce the aircraft structure weight in the premise to meet the design requirements.
        Key words:    Aircraft, Structure, Pylon, Topology Optimization

        1  概述

        长期以来，飞机结构设计依靠传统设计经验以及各种试验数据的累积，研制周期长、成本高， 无法满足客户对研制周期及成本控制的要求。为了降低研制成本，节约宝贵的设计周期，只能通过 减少设计迭代次数来实现，而结构优化技术为实现这种理想设计提供了可能。据国外资料报道，空 客公司空客 A350 飞机后机身整体结构初始设计中采用先进拓扑优化技术，获得了鲜明的主要传载 结构，考虑所有工况得到新的设计，结构应力均匀，减重 15-20%^[1]。
 
        本文利用拓扑优化技术，对飞机发动机吊挂结构进行了优化设计，设计结果表明，该设计方法有效减少了设计迭代次数，节省了研制周期及成本，能够满足客户对研制周期及成本控制的要求。

        2    发动机吊挂结构简介

        翼吊飞机布局发动机通过吊挂固定在机翼下方，发动机吊挂一般为盒形梁式结构，将发动机所 有推力及惯性载荷传递至机翼，民用运输机发动机典型吊挂结构见图 2 所示。