反推力装置结构优化设计

高吴浩; 陈永琴; 苏三买; 谢荣璋

doi:10.13224/j.cnki.jasp.20210282

反推力装置结构优化设计

doi: 10.13224/j.cnki.jasp.20210282

1.
西安电子科技大学机电工程学院，西安 710071
2.
西北工业大学动力与能源学院，西安 710072
3.
中国人民解放军第 5719 工厂，成都 611937

详细信息

作者简介:
高吴浩（1995-），男，硕士生，主要从事机械结构设计与动力学仿真方面的研究。

中图分类号: V228.7
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出版历程
- 收稿日期: 2021-06-05

Structural optimization design of thrust reverser

1.
School of Mechano⁃Electronic Engineering，Xidian University，Xi'an 710071，China
2.
School of Power and Energy，Northwestern Polytechnical University，Xi'an 710072，China
3.
The 5719 Factory，People's Liberation Army，Chengdu 611937，China

摘要

摘要:
根据叶栅式反推力装置结构及其工作原理，建立了反推力装置运动学与动力学数学模型，以此为基础，取反推力装置对作动系统的最大负载力极小化为目标函数，装置各运动机构满足几何关系为约束条件，建立反推力装置结构优化模型。通过反推力装置运动学及动力学仿真，并分析在不同结构参数下反推力装置运动学及动力学特性，验证了所建立模型的合理性与正确性。在Matlab环境下采用惩罚函数法对反推力装置进行结构优化设计，结果表明：优化后的反推力装置正向最大负载力下降了24.5%，负向最大负载力下降了16.3%，且各个机构运动不出现干涉，整个反推力装置可正常工作。论文建模方法与优化结果可为反推力装置结构设计提供参考。
- 反推力装置 /
- 移动外罩 /
- 阻流门 /
- 运动学与动力学特性 /
- 结构优化
Abstract:
According to the structure and working principle of the cascade thrust reverser，the kinematic and dynamic mathematical model of the thrust reverser was established.On this basis，the maximum load force of the thrust reverser on the actuating system was minimized as the objective function，and the geometric relationship of the moving parts was taken as the constraint condition，the structure optimization model of the thrust reverser was established.Through the kinematics and dynamics simulation of the thrust reverser，and the kinematics characteristics of the thrust reverser under different structural parameters，it was verified that the established model was reasonable and correct.Under the Matlab environment，the structure optimization of the thrust reverser was carried out by the penalty function method.Results showed that the optimized maximum load force of the thrust reverser in the positive direction decreased by 24.5%，and in the negative direction decreased by 16.3%，and the moving parts did not interfere，the whole thrust reverser can work normally.The modeling method and optimization results can provide reference for thrust reverser structural design.
- thrust reverser /
- translating sleeve /
- blocker door /
- kinematics and dynamics characteristics /
- structural optimization
注释:

1) 王碧珺

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图 1 叶栅式反推力装置结构实物图（半部）

Figure 1. Physical diagram of the cascade thrust reverser（half part）

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图 2 叶栅式反推力装置工作原理示意图

Figure 2. Working principle schematic diagram of the cascade thrust reverser

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图 3 反推力装置受力简图

Figure 3. Force diagram of the thrust reverser

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图 4 反推力装置工作过程示意图

Figure 4. Schematic diagram of the working process of thrust reverser

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图 5 移动外罩速度曲线

Figure 5. Speed curve of translating sleeve

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图 6 阻流门前后承压面的压差曲线

Figure 6. Pressure difference curve between front and back of blocker door

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图 7 阻流门受力曲线

Figure 7. Force curve of blocker door

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图 8 反推力装置简化三维模型

Figure 8. Simplified three⁃dimensional model of thrust reverser

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图 9 Marker点运动轨迹

Figure 9. Marker point movement trajectory

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图 10 不同参数选择下特征点轨迹曲线（h=210 mm）

Figure 10. Trajectory curves of feature points in different parameter selections （h=210 mm）

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图 11 阻流门受移动外罩作用力

Figure 11. Force of translating sleeve on blocker door

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图 12 优化前后反推力装置负载力对比曲线

Figure 12. Load force comparison curve of thrust reverser before and after optimization

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图 13 优化后特征点轨迹曲线

Figure 13. Trajectory curve of characteristic points after optimization

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表 1 反推力装置各部件结构参数优化范围

Table 1. Components structural parameter range for thrust reverser optimization

参数初始值最小值最大值

l/mm 210 205 215
m/mm 155 50 215
n/mm 53 50 215
$φ_{m a x}$ /（°） 88 85 90

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