已有的實驗證明，直徑為2毫米的水滴，在750米/秒的速度下撞擊馬氏體鋼，會使后者發生塑性變形。容易想象，一只重約250克的飛鳥，其相對飛行速度為100-300米/秒與飛機相撞，足以使飛機的擋風玻璃、機體、發動機葉片或外罩等嚴重變形或破碎，從而造成災難，因此鳥撞問題一直是航空航天領域倍受關注的難題。

飛鳥在撞擊結構的過程發生在很短時間內，一般為50毫秒左右，此過程中飛鳥肌體將發生流動變形和解體而四處拋灑，結構亦將產生大變形，甚至發生破壞，例如擋風玻璃破碎、機體穿透、發動機葉片斷裂等。同時，結構的動態響應將在較長時間內持續發生，但令人感興趣的時間段一般不超過100毫秒。

由于鳥撞整個過程在較短的時間內完成，一般物理實驗費用昂貴而且難于提供足夠的信息，因此，目前在對飛行器鳥撞研究時，采取方法是以應用有限元技術模擬鳥撞為主，并輔以物理實驗。

有限元程序在模擬鳥撞時，必須具備的功能包括：

飛鳥物理材料的描述

飛鳥流動變形的描述

飛鳥與飛行器接觸的描述

飛行器結構大變形和破壞過程的描述

當前，世界范圍內對鳥撞進行分析廣泛采用的工具為ANSYS/LS-DYNA。該程序是著名高度非線性有限元顯式求解程序，主要用于分析結構在高速撞擊、爆炸等動載荷下的動態響應，同時具有強大的流體功能，可進行流體－固體耦合分析。

飛鳥在高速撞擊時將產生強大壓力，足以使金屬材料發生變形和破壞。在這樣的變形條件下，飛鳥的材料呈流體。ANSYS/LS-DYNA中的飛鳥材料采用流體動力材料，此種材料除定義一般材料性質如密度、粘度外，附加的狀態方程用于定義其流體屬性，如可壓縮性、飛鳥破碎參數等。

以前，人們在進行鳥撞問題分析或實驗時主要關注結構（飛行器）的變形和響應，對飛鳥變形過程不夠重視，但事實上撞擊載荷的大小不僅決定于飛鳥的動能，還與其流動過程以及破碎的時間密切相關。即正確描述飛鳥的流動和破碎過程對整個分析至關重要。以前的研究對此認識有欠缺。ANSYS/LS- DYNA提供兩種方式描述飛鳥的流動和破碎：LAGRANGE（或ALE）單元、EULER單元；LAGRANGE（或ALE）的變形能力很大，足以描述與結構分離前的變形，而EULER單元可正確描述任意程度的變形，在圖3-6的鳥撞過程模擬中，飛鳥即采用的EULER單元描述。

圖3-6葉片的鳥撞過程模擬

ANSYS/LS-DYNA在處理飛鳥與飛行器的接觸過程中亦提供兩種方式：1.當采用LAGRANGE（或ALE）描述時，使用結構/結構接觸算法；2.當采用EULER描述時，采用流體/結構耦合算法。

對于結構（飛行器），可使用ANSYS/LS-DYNA附加破壞算法的結構材料，例如彈性破壞材料（擋風玻璃）、彈塑性破壞材料（葉片、發動機外罩）或可考慮失效的疊層復合材料（機體、機翼）等。

在最新發布的DYNA7.0版本中加入了光順質點流體動力算法（smooth-particle-hydrodynamics（SPH）），這種方法的特點是以一組質點定義相應物質，由于沒有有限元網格，更易于描述飛鳥的變形和破碎過程，這些質點描述的物質具有拉格朗日屬性。圖3-7的葉片鳥撞過程即采用的這種方法。

圖3-7葉片鳥撞過程模擬

Boeing公司為GulfstreamAerospaceGVBusimessJet（GV型灣流豪華公務機）的機翼前緣多個部位進行鳥撞模擬。最初的機翼結構設計造成內部橫梁斷裂，改進后的機翼滿足標準FAR25.571（e）和JAR25.631的要求，圖3-8為鳥撞過程。

采用LS-DYNA分析鳥撞過程，已經是相當成熟的技術。在LS-DYNA的全球年會論文中，關于鳥撞的研究文章每年都占一定比例，這些研究中分析了包括機翼、發動機葉片、安全罩等部件的鳥撞過程。

圖3-8GV型灣流豪華公務機機翼前緣鳥撞模擬