董雷霆 航空航天暨复合材料专题论坛 飞机结构数字孪生的关键建模仿真技术.pdfVIP

飞机结构数字孪生的关键

建模仿真技术

董雷霆

北京航空航天大学

飞机系

飞机生命周期与计算机建模仿真

国防或市场需求

概念设计生产

设计定型

适航认证

维护

运营

退役

修理

未来飞机生命周期与数字孪生

➢在设计阶段初步产生数字孪生模型，围绕数字孪生迭代和优化设计方案；

➢在制造阶段基于模型定义开展协同制造，根据制造差异交付每一架飞机的数字孪生；

➢在运维阶段根据飞行和检查数据，更新每一架飞机的数字孪生模型，进行预防性维修；

➢用生命周期内积累的数据与模型指导下一代飞机的研发，产生新型号飞机的数字孪生模型。

概念研

维护

发

设计与性能

运营设计

运营与维材料、加

护工与制造

测试评

量产

估

3

飞机老龄化、疲劳与结构安全

➢疲劳损伤条件下的飞机结构安全性需要通过设计、使用和维修来综合保障，

民航客机维修成本可达飞机购买价格的50~120%。

➢军用飞机老龄化和结构疲劳显著降低战备完好率，减少任务可用度，影响

空军、海军等航空装备的作战效能。

1988年4月28日，阿罗哈

航空波音737客机，机舱

天花板撕裂飞脱。

2019年，波音对旗下737NG客

机检查发现有38架在连接机身2018年，服役30余年的

和机翼结构存在结构性裂纹。美军B1B轰炸机机队战

备完好率只有50%。4

结构安全性设计准则及理念的演变

设计规范的演变（美国）

1953-CAR4b:无关于疲劳的特殊要求

1956-CAR4b3号修正案:全尺寸疲劳试验

关于安全寿命和破损安全新损伤容限

1962-CAR4b12号修正案:增破损安全

关于起落架的安全寿命准则规安全寿命

1966-FAR2510号修正案：范刚度与气弹稳定

声疲劳静强度

1978-FAR25