大型飞机多支柱交联式起落架一体化载荷校准及建模研究

针对某大型飞机多支柱交联式起落架结构受力及传力特点,首次采用一体校准、独立建模的载荷试验方法,三支柱起落架侧挂正向一体安装、一体加载,解决了多支柱之间的载荷影响问题。根据交联式多支柱结构受力及传力特点,进行应变电桥及载荷工况设计,载荷工况既包括常规的单支柱加载,还包括满足多支柱影响的两支柱及三支柱组合加载工况。提出了多支柱广义响应系数概念,并通过广义响应系数对支柱之间的影响效果进行分析,显示支柱载荷向前单向传递,后支柱影响紧邻前支柱,前支柱不影响后支柱。据此提出了支柱独立建模、载荷逐次迭代、基于广义响应系数的支柱消扰载荷建模方法,获得了满足精度要求的载荷模型。

舰载机前起落架缓冲性能参数敏感性研究

为了同时满足缓冲和突伸性能,舰载机前起落架常采用双腔缓冲器设计。以某型机前起落架为研究对象,建立前起落架缓冲性能分析动力学模型,并将仿真计算结果与试验结果进行验证对比,验证理论模型的有效性和正确性。对缓冲器高、低压腔初始压力以及体积占比进行参数敏感性分析。结果表明,高、低压腔初始充填压力和体积占比对起落架缓冲性能的影响有别于它们对突伸性能的影响,所以对舰载机前起落架缓冲器的设计需不断优化,同时兼顾缓冲和突伸性能。

起落架指型锁解锁力特性的研究

研究了指型锁的长度、直径和指尖角度等因素对解锁力的影响,获得了解锁力的理论计算公式并分析了影响解锁力的敏感参数。首先对指型锁解锁力进行理论计算,获得解锁力与各个参数改变的变化规律;然后通过实验验证模型的有效性;最后使用正交实验法分析了各参数对解锁力影响的敏感性。结果表明,本文所得计算公式有效可靠;指型锁长度、直径1、直径2与解锁力负相关,指尖角度与解锁力正相关;影响解锁力的参数敏感性由高到低分别为指型锁长度、直径1、指尖角度和直径2。

飞机牵引滑行工况下前起落架疲劳寿命仿真分析

为使机场运行更加高效经济,提出一种由牵引车将飞机高速牵引滑行至跑道起飞端的新模式。在牵引滑行工况下,前起落架要承受长时间长距离的高速重载荷牵引,同时受牵引车的加速和制动特性的影响,可能导致前起落架疲劳寿命降低。于是,针对飞机前起落架在该工况下的载荷分析以及疲劳寿命验证十分重要。通过Adams软件建立多体动力学模型,模拟真实工况,对不同牵引滑行速度下的牵引车-飞机系统仿真,获取到前起落架的载荷谱信息。结合前起落架有限元模型静力学分析和载荷谱,通过频域寿命分析法,在nCode软件中计算得到前起落架的疲劳寿命。结果表明,高速牵引滑行工况产生的大载荷加剧前起落架疲劳损伤,疲劳损伤从减震支柱凸耳向下阻力臂延展,疲劳寿命缩短3个数量级,需要对前起落架下阻力臂进行结构优化。本文中的研究可以为新牵引滑行模式下前起落架的疲劳寿命结构优化提供参考。

飞机上刹车杆仿竹轻量化结构及响应面法优化

起落架是飞机重要的部件之一,为降低结构重量和应力集中现象,结合3D打印技术的发展,在总质量不增加和外形尺寸不突破的前提下,将原十字结构改为空心圆柱结构,并参考竹结构,给出了两种起落架上刹车杆仿生结构,采用响应面法进行了进一步的参数寻优。仿真分析结果表明:采用仿竹结构后,两种仿竹结构质量分别降低了17%和14.98%,最大等效应力值分别降低了57.34%和57.90%。说明仿竹结构对降低最大等效应力具有非常好的作用。本优化方法对杆件轻量化设计具有实际意义,并可推广使用。

无人机电静液起落架收放及刹车系统仿真研究

无人机起落架收放及刹车系统在无人机的起飞、降落和刹车的过程中发挥着至关重要的作用,随着无人机飞行条件和要求的日益严苛,传统的液压系统已经无法满足需要。根据电静液作动器的工作原理,设计一款无人机起落架收放和刹车功能一体化的电静液系统,将改进的PID控制方式运用到起落架收放的控制中,并且设计两种模糊PID控制方式运用于防滑刹车功能中,在此基础上进行基于AMESim和MATLAB/Simulink的联合仿真用于验证系统性能,并对仿真结果进行对比分析。结果表明:模糊PID控制方式控制效果良好,能够有效地改善无人机起落架收放和刹车过程的稳定性,使得起落架收放更安全,刹车效率更高。

含有斜撑杆的单轮前起落架摆振稳定性分析

以某轻型飞机为研究对象,考虑起落架绕支柱轴线的扭转自由度、起落架支柱下端部产生侧向位移和轮胎侧向变形。基于线性假设,建立了含有斜撑杆和减摆器的单轮前起落架摆振动力学模型。推导出摆振临界速度和临界频率的解析解,研究各结构参数对摆振临界速度的响应曲线,对解析解与数值解的误差进行分析,证明了采用解析解分析起落架摆振的可靠性。分析斜撑杆侧向刚度、侧向阻尼系数和安装点到起落架安装点距离对摆振临界速度的影响。研究表明,不考虑斜撑杆参数将会放大摆振稳定性区域,依此设计的减摆器阻尼偏小,在摆振临界速度附近更易发生摆振现象。因此,在研究该类型的起落架摆振稳定性问题时,斜撑杆的参数影响不能忽略。

小车式起落架地面载荷与漂浮性分析

飞机起落架与道面的相容性对飞机的地面运动能力具有重要影响。针对某大型飞机计算不同工况下其起落架载荷及轮胎载荷分配,采用基于韦斯特加德层板理论的波特兰水泥协会法和基于加利福尼亚承载比的美国陆军工程兵团方法,计算不同着陆工况、地面机动工况、轮胎数量、轮胎泄气工况、轮胎间距对飞机等级数的影响,分析刚性道面和柔性道面下的飞机漂浮性。结果表明:垂直过载和机轮泄气带来的轮胎载荷增大与载荷分配不均,都会在不同程度上减弱飞机的漂浮性,尤其是转弯和机尾下沉着陆工况需要予以限制;轮胎数量和轮胎间距的增加可以改善漂浮性,需同时考虑结构设计、强度裕度等来优化设计小车式起落架构造。

民用飞机主起落架断离销结构设计及断离失效分析

起落架在承受过载工况时应能够实现与机体安全快速分离,为了明确民用飞机主起落架应急断离销断离槽结构对其断离载荷的影响,分别设计外槽、长外槽、内槽和长内槽4种断离槽结构,仿真分析断离结构对断离销断离载荷的影响;试验对比分析内、外槽结构的断离销断离载荷和失效模式。结果表明:断离销破坏失效从断离槽内部扩展至外部,断离载荷随受剪截面积的增加而增加,且呈现线性变化趋势;通孔销断离载荷随受剪截面积的变化量(剪切强度系数)最大,外断离槽销次之,内断离槽销最小;内断离槽销受剪切截面积和整体尺寸的影响最小,断离载荷容易控制;断口形貌显示外断离槽销为韧性断裂失效,内断离槽销则表现出脆性断裂失效,内断离槽销的设计符合民用飞机主起落架应急断离适航设计要求。

基于Abaqus的飞机起落架扭力臂轻量化构型研究

首先基于某型号大型飞机起落架的受载特性与构件之间的接触关系,构建飞机起落架扭力臂数值分析模型;其次,在进行整体强度分析的基础上,以轻量化为目标,基于条件算法对整体模型进行拓扑优化;再次,基于拓扑优化结果,重构出轻量化、应力分布合理的起落架扭力臂三维模型,并根据优化后模型,研究当上下扭力臂夹角不同时,应力分布规律与刚度特性;最后,通过优化与数值分析结果表明,优化后的扭力臂结构材料的体积减小46.6%,大大减轻了扭力臂的重量,满足了飞机起落架轻量化的设计目标。

DA-42飞机减震器逆向重建与外载荷计算

为了逆向重建DA-42飞机起落架减震器,首先通过拆解测量实物,进行减震器的结构模型设计;然后根据飞机总体参数和减震器结构模型,结合经验公式和Adams软件开展减震器载荷的理论计算和仿真分析,得到飞机在三点着陆工况、俯仰角为2°、6°、10°及与各俯仰角分别对应的右滚转角为0°、1°、2°、3°的工况下的载荷结果及减震器最大轴向力变化规律;最后通过与整机实验的对比证明了计算结果的可靠性。研究结果为DA-42飞机起落架减震器国产化提供一定的支持。

航空轮胎着陆冲击动力学仿真与安全分析

本文针对飞机着陆冲击动力学建立了飞机单轮主起落架有限元模型,并进行着陆冲击动力学仿真和安全分析。首先,通过对机身、起落架、轮胎和道面结构的简化构建了飞机单轮主起落架三维模型,并利用Hypermesh完成模型的网格划分。其次,采用Ogden模型描述轮胎橡胶的应力-应变关系,建立了轮胎有限元模型,验证了轮胎变形的仿真结果与经验公式计算结果基本一致。最后,采用隐式动力学算法研究了不同着陆速度下轮胎的承受载荷和变形情况,并结合适航标准对轮胎着陆冲击的安全性进行分析,得到了飞机着陆速度的安全阈值,为航空轮胎着陆安全性评估提供了新的研究方法。

飞机起落架支撑杆稳定性及强度分析

【目的】飞机起落架是飞机非常重要的组成部分之一,由于起落架支撑杆强度盈余量较大,可考虑对其结构进行相关研究以达到减重目的。【方法】使用ABAQUS软件对圆筒结构的飞机起落架支撑杆进行线性屈曲分析和静强度分析,根据结果云图可知材料强度盈余量较大,从充分发挥材料的性能和降低起落架整体重量考虑,使用三种方式对支撑杆进行结构改进。【结果】根据仿真分析结果可知,腹板填充式支撑杆结构不能实现起落架支撑杆减重设计,波纹填充式支撑杆结构以及蜂窝填充式结构在减少起落架支撑杆重量的基础上仍具有较好的力学性能。【结论】波纹填充式支撑杆结构和铝蜂窝填充式结构在满足支撑杆稳定性条件和强度条件的基础上可以达到减重目的,也为后续起落架轻量化设计等相关研究及工程应用提供一定的思路。

常幅值疲劳数据与随机疲劳数据的等效

为了得到随机环境下的疲劳寿命数据,基于Bendat法和Miner线性累积损伤,将常幅值疲劳数据转化为等效随机疲劳数据,并与文献中的随机疲劳数据进行对比,有较好的拟合结果。根据此方法,计算得到飞机结构中典型材料的随机疲劳数据,与文献中随机振动下耐久性试验数据相差不大。此法可以得到随机疲劳寿命数据,从而对随机振动疲劳进行快速评估,对结构设计有一定的参考意义。

舰载机及其尾钩的动力学建模与分析

为了研究舰载机尾钩的动力学特性对阻拦结果的影响,建立了舰载机的平面运动刚体动力学模型和考虑尾钩纵向缓冲作用的尾钩空间运动刚体动力学模型。使用拉格朗日第一类方程建立了舰载机及其尾钩之间的转动副模型,进而构建了舰载机及其尾钩组成的系统动力学模型,将该模型与阻拦装置的系统模型联合组成了完整的阻拦动态仿真模型。开展了飞机的阻拦试验,并将试验结果与仿真结果进行对比分析,结果验证了舰载机及其尾钩动力学模型的有效性和准确性,揭示了尾钩特性对舰载机阻拦过载的重要影响。

某型无人机起落架放下阶段缓冲器气液流动特性研究

在设计飞机油气混合型式的可收放起落架时,应充分考虑其内腔之间的介质流动特性。以某型无人机起落架缓冲器阻尼孔径、充油量为研究对象,采用单因素实验法对各因素引起的缓冲器内部气液流动变化进行分析,通过Fluent软件对放下阶段不同阻尼孔径、充油量下的缓冲器气液特性进行仿真计算。结果表明:起落架放下过程缓冲器阻尼孔油液流量只与孔径大小有关,不受缓冲器充油量影响;在该型号无人机要求的637 mL充油量下,缓冲器阻尼孔孔径应大于6 mm;对于其他型号起落架缓冲器,当确定了充油量后,应将满足放下阶段缓冲器气液充填作为缓冲器阻尼孔设计标准之一。

直升机腿式起落架机构动力学研究

多用途、智能化和强地形适应性是未来直升机发展的重要趋势。起落架是保障直升机起降安全的关键部件,传统起落架的地形适应能力较差,针对直升机在复杂地形环境下如何实现平稳着陆的难题,利用仿生学设计理念设计一种腿式起落架系统。首先从腿式起落架设计需求出发,对起落架构型进行分析并完成腿部结构设计;然后基于设计的腿部机构,完成其运动学分析和动力学分析,建立相应模型,以此作为腿式起落架运动控制的基础;最后在实验室完成腿式起落架的运动测试,证明了结构设计的合理性和着陆的稳定性。

飞机起落架收放机构的设计与仿真分析

飞机起落架收放机构是飞机起降过程中的关键部件,围绕起落架的结构形式、收放方式两方面开展研究,以安全性能高、结构紧凑且易于收放作为设计目标,以可折叠前三点式作为布置形式,利用三维设计软件对机构进行了建模,通过理论计算对飞机起落架收放收放机构的关键零部件防扭臂、缓冲器、位置锁和收放作动筒等进行了结构设计,并对收放机构的运动过程进行了运动仿真分析,验证了其运行的合理性和可行性,最后对收放作动筒的外筒和内筒进行了有限元分析,得到外筒和内筒的最大应力分别为44.00 MPa与46.09 MPa,均小于材料的屈服极限,符合设计要求。

民用飞机非对称着陆起落架载荷研究

研究了多体动力学计算原理并给出运动学方程,建立了基于ADAMS(虚拟样机仿真分析软件,automatic dynamic analysis of mechanical systems)的起落架与柔性机体一体化的多柔体全机模型,对民用飞机非对称着陆起落架载荷进行了研究,通过和传统着陆动力学方法计算的着陆起落架载荷进行对比,验证一体化多柔体全机模型的适用性。基于仿真结果,分析了飞机非对称着陆对起落架载荷的影响,提出降低飞机着陆起落架载荷的策略。结果表明:非对称着陆缓冲器最大压缩量大于对称着陆;非对称着陆缓冲器最大载荷大于对称着陆;非对称着陆情况下先着陆一侧起落架最大载荷显著大于后着陆一侧起落架。非对称着陆不利于起落架和机体的结构安全性,因此民用飞机运营中需要尽量规避飞机非对称着陆情况。

某型飞机前起落架防扭臂组件的典型故障分析与研究

起落架防扭臂组件对于保持飞机在起落及地面滑行阶段的行驶方向稳定起着重要作用,其故障会影响起落架的性能,对飞机的运行安全造成严重隐患,此外也会增加起落架的勤务及维修工作难度和成本。现以某型飞机前起落架防扭臂组件为例,通过分析其结构特点,探究其故障机理,并通过实际验证,提出了可行的解决措施。