Page 103 - 《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

结构的全域优化设计，得到以下主要结论。
(1) 上面板足够的塑性可显著增强泡沫铝芯层能量吸收效率。通过对比 2024-T3 铝合金上面板与
7075-T6 铝合金上面板的冲击响应，发现在鸟体这类软体冲击载荷作用下，塑性较好的上面板自身可发
生较大变形行为。使用塑性较好的 2024-T3 铝合金作为上面板有助于更充分激发泡沫铝芯体的吸能能
力，使其压缩坍塌面积增大，从而提升结构的整体防护性能。
(2) 相较于原加筋板结构，优化后的夹芯结在质量更小的条件下，展现出更优的力学响应特性。在
高速鸟体冲击过程中，非对称面板泡沫铝夹芯结构整体应力水平显著降低，且应力分布更均匀。这得益
于泡沫铝芯层优异的缓冲与能量耗散能力，它有效地吸收了冲击能量并减缓了冲击后的鸟体速度，从而
显著提高了挡板的抗穿透性能。
(3) 非对称面板泡沫铝夹芯结构能量吸收效率显著大于加筋板结构。在 180 m/s 冲击速度下，特定
优化后夹芯结构的单位质量的比吸能高达 785.57 J/kg，远高于加筋板结构的 178.56 J/kg，能量吸收提升
幅度达 340%。这一数据充分证明了泡沫铝芯层有卓越的能量吸收效率，极大地提升了材料利用率，为
航空结构实现高性能轻量化设计提供了有力的技术支撑。
本研究面向工程实际需求，系统揭示了非对称面板泡沫铝夹芯结与传统加筋结构在鸟撞冲击下的
响应差异与内在吸能机理，并基于此进行了关键参数优化与结构设计。最终设计方案成功实现了约
30% 的质量减少，同时扩大了结构的有效防护区域并提升了整体防护能力，为泡沫铝夹芯结构在飞机机
头端框抗鸟撞设计中的工程应用提供了可靠的理论与设计依据。

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