Page 102 - 《爆炸与冲击》2026年第3期

第 46 卷 张柱国，等： 泡沫铝夹芯结构抗鸟体冲击吸能机理及在飞机机头端框挡板中的应用 第 3 期

真结果汇总于表 3。 表 3 夹芯泡沫铝的参数优化
综合考虑鸟体尺寸与挡板几何特征，选取 Table 3 Parameter optimization of sandwich
表中序号 15 所示的夹芯结构参数，开展针对挡 aluminum foam
板全覆盖区域的鸟撞仿真分析。鉴于挡板结构 厚度/mm 夹芯质量/ 上、下面板的面 是否破坏
序号
−2
在形状和约束条件上具有上下对称性，仿真仅对 上面板 夹芯 下面板 kg 密度/(kg·m ) 击穿
其一半区域进行，具体冲击位置如图 18 所示。 1 1.0 25 3.0 19.82 12.60 否
共布置多个冲击点位，用以评估各区域的抗鸟撞 2 1.5 25 0.5 是
性能。仿真结果显示，简单的夹芯结构存在 4 个 3 0.5 20 0.5 是
较为薄弱的区域，易发生局部破坏，见图 18 标 4 1.0 20 1.5 是
示。针对上述潜在薄弱区，本文提出了补强优化 5 1.0 20 2.0 是
方案，包括在边缘设置 C 字形包边结构、以及在 6 1.0 20 2.5 是
内部增设若干横向工字梁以增强局部刚度。最 7 1.5 20 0.5 是
终方案共增设 10 根工字梁，呈对称布置于端框 8 1.5 20 1.0 是
结构的左右两侧，有效提升了边缘抗冲击能力。 9 1.5 20 1.5 是
图 19 展示了其中一侧工字梁的编号方案，其中 10 1.5 20 2.0 是
工字梁 1～5 的腹板中面距结构对称面的距离分别 11 1.5 20 2.5 是
为 196.06、206.87、756.06、786.06 和 936.06 mm。 12 1.0 15 3.0 18.49 14.16 否
在实施补强优化后的泡沫铝夹芯挡板中，所有设 13 1.5 15 1.0 是
定的冲击点位均未发生穿透失效，达到了结构抗 14 1.5 15 1.5 是
鸟撞性能的要求。最终优化方案在保障安全性 15 2.0 15 0.5 12.16 7.83 否
的前提下实现结构减重 8.39 kg，各构件的质量 16 1.5 10 1.0 是
分配情况详见表 4。 17 1.5 10 1.5 12.31 9.43 否

6 5
7 4
8 3 2 Region one
9
10
11 Region two
12 2 1
13 1415 16 17 18 Region three
1920 21 22 23
2425 26 27 28 Region four 4 3
5

图 18 鸟撞全覆盖冲击点位 图 19 横向工字梁的位置
Fig. 18 Bird strikes cover the full impact point Fig. 19 Position of horizontal I-shaped beam

表 4 各组件质量分配
Table 4 Quality distribution of each component
夹芯泡沫铝
结构 原加筋板 减重
面板 泡沫铝芯体 局部加强组件 总质量
质量/kg 7.82 4.66 5.39 17.87 26.26 8.39

5 结 论

本文系统地研究了非对称面板泡沫铝夹芯结构在鸟撞冲击下的动态响应特性、损伤模式及能量吸
收行为，并与传统加筋挡板进行了对比分析，在此基础上基于 Pam-crash 软件平台完成了机头鸟撞挡板

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