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。

飞机高速牵引滑行制动模式分析

在传统牵引车牵引飞机的运动过程中,其制动行为是通过牵引车独立制动来完成的,主要用于低速推出牵引和轻载中速维护牵引工况。针对未来飞机牵引滑行的高速重载新特征,仅靠牵引车实施制动能否满足牵引系统制动性能需要重新评估。为此,文中考虑了由飞机和牵引车联合制动的新模式,即由飞机主起落架机轮刹车系统和牵引车轮刹车系统同时制动,通过分配制动力来实现牵引车-飞机系统的制动行为。建立了飞机牵引滑行时制动过程的动力学模型,并以B737-200型飞机和TBL-180型牵引车为例,分析对比了牵引车单独制动和牵引车-飞机联合制动两种模式下的系统制动性能和制动安全性。结果表明:牵引车-飞机联合制动时的制动性能远优于牵引车单独制动时的制动性能,是飞机高速牵引滑行时紧急制动的优选模式;在安全性方面,牵引车-飞机联合制动时的前起落架横向载荷也远小于牵引车单独制动,会为飞机前起落架结构保留更大的横向冲击安全裕度。

飞机牵引滑行入港安全运动路径生成及其轨迹跟踪控制方法

针对飞机紧急降落后无法继续利用自身动力滑行入港场景,研究使用牵引车牵引其滑行入港的方式,考虑牵引滑入时机轮与机场跑道及滑行道边缘的安全净距,分别提出适用于机型-机场匹配时的牵引车-飞机系统的铰接点过中心线(HPOC)法和不匹配时的飞机主起落架几何中心过中心线(GCOC)法,并基于2种方法建立运动学模型,在净距及飞机前轮转角约束下对系统转弯滑行入港运动进行轨迹规划。基于GCOC法建立连续非线性系统的轨迹跟踪模型,通过线性二次调节器(LQR)对不同权重系数及存在初始偏差的轨迹跟踪问题进行了研究。结果表明:牵引车以HPOC法牵引飞机在与其机型不匹配的机场滑行入港时,机轮会发生碰撞危险;而采用GCOC法时其运动轨迹可以满足跑道及滑行道边缘的安全净距要求。在对系统进行轨迹跟踪控制时,当将飞机主起落架几何中心的横、纵坐标权重系数 Q_(1)、Q_(2)及表示飞机姿态的角度权重系数 Q_(3)均设为100,而表示牵引车姿态的角度权重系数 Q_(4)设为0时,即:Q=(100,100,100,0),该方法可将实际牵引滑行入港轨迹与参考轨迹的偏差保持在0.05~0.1 m以内,且能够在10 s左右抑制系统状态变量误差,并使控制变量达到稳定;同时能够在12 s左右修正系统的初始偏差,相较于单机偏差修正的10 s,具有可接受的效果。

湿滑道面飞机牵引滑行系统纵向动力学建模与制动性能

飞机地面作业可分为低速(小于6 kn)、中速(6~14 kn)、高速(大于14 kn)3类(1 kn=1.852 km/h),相比于传统的低速飞机牵引作业,新一代无杆飞机牵引滑行模式下牵引速度可达到40 km/h,道面湿滑对高速飞机牵引滑行系统制动性能的影响不可忽视。采用伪流动动压轴承作用等效反映轮胎-水膜-道面相互作用,结合任意压力分布函数提出LuGre轮胎滑水动力学模型。针对AM210无杆飞机牵引车轮胎开展湿路面附着性能试验,对LuGre轮胎滑水动力学模型进行参数辨识。基于MATLAB/Simulink和Adams/View建立LuGre轮胎滑水动力学模型和无杆牵引滑行系统的动力学联合仿真模型。采用模糊PID最优滑移率控制方法并考虑道面振动激励,对比研究了湿滑和干燥道面下飞机牵引系统的制动性能。结果表明,湿滑道面轮胎动载荷小于干燥道面,轮胎抓地性能随水膜厚度增大而降低,在40 km/h的初始制动速度下A级、C级1 mm水膜厚度道面的制动距离比干燥道面分别增加了30.9%、31.3%,对应工况下1 mm水膜厚度道面的制动距离比0.5 mm水膜厚度道面分别增加了2.7%、2.5%。研究结果可为湿滑道面工况下飞机牵引滑行作业中的制动安全预测提供理论基础。

飞机牵引滑行技术综述

从飞机牵引滑行模式的本质出发,分析了牵引滑行的内涵和驱动因素,提出了实现飞机牵引滑行模式需解决的牵引滑行过程运动学及其环境载荷分析、牵引滑行多体系统动力学、飞机前起落架结构力学响应、系统运动感知与控制、牵引滑行装备与物理测试平台以及牵引滑行模式对机场运行规则影响等关键问题,并分析了6项关键问题的研究现状和发展趋势,探讨了实现新模式所面临的技术难点与挑战。分析结果表明:牵引滑行的运动学计算相比于传统牵引的精度和实时性要求更高,要实现牵引滑行的安全估计需建立系统运动的高精度解算算法;高速重载飞机牵引滑行系统的运动状态、机场路面条件、控制输入等多因素作用将可能导致横向失稳、脱抱等极限现象,针对其系统动力学行为开展研究需考虑其结构与系统的非线性特征;为保障前起落架在长距离牵引滑行中承受纵向牵引力和垂向振动力耦合作用下的安全,需研究其结构动态响应和极限工况行为机理;要实现飞行员精确控制牵引滑行运动,需对人机交互模式、飞行员感知控制方法进行研究并开展测试验证;牵引滑行技术可缩短飞机发动机在地面运行阶段的使用时间,降低油耗和碳排放量,但同时会增加机场场面运行的复杂程度,因此,需建立新的机场飞行区场面运行管理规则体系。

钢结构框架桥双边平衡牵引施工技术

双边平衡牵引施工技术在岸边桥墩上整体拼装跨河框架桥,并安装临时导梁(桥),利用两边设置的卷扬机滑轮组牵引装置,将框架桥整体牵拉过河,从而完成钢框架桥梁吊装施工。该技术减少了河面上的施工作业,具有安全性好、施工速度快、费用低等特点,可为同类工程提供参考借鉴。

考虑柔性车架的无杆飞机牵引系统平顺性研究

无杆飞机牵引车(TLTV)通过车架上抱轮机构将飞机前机轮夹紧、抱起,形成飞机牵引系统,通过牵引车提供动力将飞机牵引至指定地点。考虑无杆飞机牵引车柔性车架作用,基于牛顿第二定理和梁的弯曲变形理论推导无杆飞机牵引刚柔耦合系统振动微分方程,对比分析低速与高速牵引作业时,随机、脉冲机场路面激励输入工况下牵引车座椅平面、牵引车质心、飞机机体等关键测点的平顺性,研究飞机牵引系统准静态和动态力学模型的时域振动特性差异。进一步研究高速牵引作业时,飞机质量、车架柔性、牵引车质心及座椅位置对飞机牵引系统平顺性的影响规律,结果表明适当改变牵引系统关键参数可提高飞机牵引系统的平顺性。

Study on Low-Temperature Traction Behavior of a Space Lubricating Oil No.4116

The traction behavior of space lubricating oil No. 4116 was measured and analyzed at various oil inlet temperatures below 0 ℃ and various rolling speeds under normal loads by a test rig simulating the operating conditions of space bearings. A traction coefficient calculation model was presented. The rheological property and rheological parameters of the lubricant at a low oil inlet temperature were analyzed based on the Tevaarwerk-Johnson model. The results showed that the lubricating oil No. 4116 was sensitive to the rolling speed and had lower sensitivity to the normal load. This lubricating oil is more suitable for applications under high speed when it is used below 0 ℃. It behaves as an elastic-plastic fluid operating below 0 ℃. Both the average limiting shear stress and the average elastic shear modulus have a negative correlation with the rolling speed and oil inlet temperature and have a positive correlation with the normal load.