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。

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。

基于ADAMS的小车式起落架仿真分析技术研究

应用MSC/ADAMS虚拟样机软件对某型小车式起落架进行仿真分析。在CATIA中建立了起落架的数字样机模型,并利用SIMDESIGNER将模型导入ADAMS中,在ADAMS中进行了起落架的收放分析和起落架着陆撞击的动力学分析,利用ADAMS的参数化设计功能,分析了一些系统参数对起落架缓冲性能和载荷分配的影响。为小车式起落架的设计和分析一体化提供了一种新方法,具有一定的实用价值和经济效益。

跪式起落架在武装直升机坠毁过程中能量吸收能力研究(Ⅰ)——数值仿真计算

在简述直升机抗坠毁原理的基础上 ,模拟直升机机体的等效质量与跪式起落架构成的组合系统在 6m/ s硬着陆垂直撞击地面时的塑性动力响应和能量吸收过程。所用的模型为 :1基于真实几何构型和材料特性的起落架 FEM动力学计算模型 ;2简化的弹簧 -刚性杆系统模型。通过 Lagrange方程解出了直升机以6 m/ s的速度垂直撞击地面这一过程的动态响应 ,近似给出了起落架吸收的能量 (塑性功 )占初始动能的百分比 ;机体的动能变化曲线以及主缓冲器的载荷谱曲线。两者结果进行了比较 ,为直升机抗坠毁设计提供理论指导。

摇臂式起落架缓冲机构动态分析与优化设计

为提高无人机起落架的缓冲性能,对摇臂式起落架缓冲机构进行动态分析与优化设计。建立滑跑过程数学模型,分析无人刹车操纵对起落架受力影响,并讨论缓冲机构性态及方案;利用多学科优化软件iSIGHT、集成动力学软件Adams对缓冲机构优化设计,以刹车工况缓冲要求及摆振遏制为约束条件,采用全域遍数法嵌套序列二次规划法对缓冲机构尺寸及弹簧刚度进行优化;对优化的起落架进行滑跑与静刚度试验。结果表明,起落架压缩位移满足预想要求,能量吸收提高71.5%。所用优化方法可为无人机摇臂式起落架设计、开发提供指导。

扁簧式起落架柔性变形的实时状态空间描述

根据无人机地面动力学分析对扁簧式起落架动力学模型的要求,提出了该起落架柔性变形的建模方法。首先,基于模态分析相关理论,通过调整刚度矩阵等效边界约束条件,获得扁簧式起落架的约束模态数据,并采用模态缩减简化模型;然后,采用模态坐标变换解耦振动微分方程,建立状态空间模型描述扁簧式起落架的动力学特性;最后,设计了静力学、动力学仿真测试以及扁簧落震实验对所建扁簧状态空间柔性模型进行验证。结果表明:静力条件下,状态空间模型与有限元软件静力分析结果仅有0.07%的误差,验证了柔性模型计算的准确性;另外,包含柔性状态空间模型的落震仿真模型的仿真步长为1ms,与落震实验结果的误差小于5%,满足飞行仿真的要求。实验显示,提出的柔性建模方法可为多体动力学刚柔混合模型中柔性模型的建立提供参考。

跪式起落架在武装直升机坠毁过程中能量吸收能力研究(Ⅱ)——理论模型分析方法

采用简化的弹簧 -刚性杆系统模型 ,通过 Lagrange方程解出了直升机以 6 m/ s的速度垂直撞击地面这一过程的动态响应 ,近似给出了起落架吸收的能量 (塑性功 )占初始动能的百分比 ;机体的动能变化曲线以及主缓冲器的载荷谱曲线。与有限元分析结果进行比较 ,符合程度很好 ,可为直升机抗坠毁初始设计提供理论指导。

并列式起落架机轮载荷分配研究

国内外的起落架机轮载荷分配研究主要针对起落架总载荷,针对各机轮载荷分配的研究很少,尚未见到具体的针对起落架机轮载荷分配进行的研究,而工程上又迫切需要相关的针对飞机起落架机轮载荷分配的计算分析方法。文中探讨了机场不平度和飞机带倾斜角着陆这2个主要因素对并列式起落架机轮载荷分配的影响,提出了考虑上述因素影响下的并列式起落架机轮载荷分配的计算方法,以伊尔-76飞机的机轮参数为例进行了计算,验证了文中所提出方法的有效性和可行性,并指出了在进行机轮载荷分配研究中需对飞机带倾斜角着陆这一因素特别重视。

一种分析滑橇式起落架直升机“地面共振”的方法

针对滑橇式起落架直升机 ,提供了一种“地面共振”动力稳定性分析的方法。首先 ,针对滑橇式起落架在承受直升机重量与旋翼升力时产生大变形的特点 ,逐级用有限元法计算其刚度和变形 ,并通过与地面库伦摩擦系数的比较 ,判断滑橇式起落架与地面接触的橇筒所受摩擦力的大小以及与地面产生的相对运动 ;其次 ,考虑滑橇式起落架与直升机相连阻尼器的作用 ,将有限元计算弹性刚度的方法拓展到适用于复刚度的计算 ;最后 ,根据直升机旋翼桨毂不同的结构形式 ,用桨叶振动模态法对滑橇式起落架的直升机进行“地面共振”动力稳定性分析 ,并通过算例得到验证。工程实例分析结果表明 ,本文方法具有物理概念清晰、运用方便的特点 ,能适用于各种旋翼结构形式的滑橇式起落架直升机的“地面共振”

摇臂式起落架初始设计方法研究及性能仿真

建立摇臂式起落架的动力学方程。分别利用压缩比和气体状态方程对缓冲器填充参数进行预估。利用LMS V irtu-al.Lab Motion和LMS Im agine.Lab AMES im的联合仿真技术,对缓冲器性能进行虚拟落震试验。结果表明:采用气体状态方程预估的缓冲器参数,比采用压缩比预估的缓冲器参数更有效;对缓冲器油针截面尺寸优化,缩短了缓冲器行程,提高了缓冲器效率,降低了缓冲器重量。

飞机大迎角着陆时四轮小车式起落架机轮载荷分配研究

针对大型飞机常用的复杂四轮小车式起落架结构布局型式,其轮胎选型及起落架结构强度分析时要用到单个机轮上的作用载荷。本文依据飞机着陆过程中起落架的缓冲器与轴向载荷的关系曲线,在建立了机轮轮胎压缩量与飞机地面垂直载荷关系曲线的基础上,探讨了飞机大迎角着陆过程中对四轮小车式起落架前、后机轮载荷分配的影响,提出了四轮小车式起落架机轮载荷分配的计算分析方法,并以波音707飞机为例进行了计算,验证了文中所提出方法的有效性和可行性。

支柱式前起落架系统刚度与摆振稳定性研究

系统刚度(航向、侧向和扭转刚度)是支柱式前起落架设计的重要指标,探明系统刚度对摆振稳定性的影响规律,对起落架的防摆设计具有重要意义。采用改变缓冲器初始气体压力的方式,分析缓冲器行程对系统刚度的影响规律,研究系统刚度对支柱式前起落架摆振的初始扭转角、收敛时间、收敛比例和稳定区域的影响。结果表明:增大支柱式前起落架系统刚度,可提升防摆性能,但同时会造成初始扭转角和摆振收敛时间的增加,这会降低起落架抵御外界干扰的能力,因此,不能过度增加支柱式前起落架系统刚度。

基于结构分区与应变电桥解耦的支柱式主起落架载荷测量

为解决应变法测量支柱式主起落架载荷中的低灵敏度、高耦合度和强非线性等问题,提出了结构分区解耦和应变电桥解耦设计方法。在集中传力的轮轴和活塞杆上优选出不同等效分量载荷作用下的结构变形有效部位,并在对应部位优化布置了弯矩-剪力-扭矩应变电桥阵列,通过某型飞机起落架综合加载校准,得到了简洁可靠的支柱式主起落架载荷测量模型。载荷校准试验表明:轮轴上剪力电桥对垂向载荷的响应灵敏度相比支柱上拉压电桥对垂向载荷的响应灵敏度提高约60%,并与压缩行程变化无关。在该型机着陆试验中,利用所提载荷测量模型和飞行数据计算得到了满足工程精度要求的主起落架着陆载荷和缓冲器功量吸收结果。

串联双腔双阻尼摇臂式起落架落震性能研究

以某型直升机双腔双阻尼摇臂式尾起落架为研究对象,将缓冲器等效为串联的两个弹簧阻尼振动系统,建立基于二质量模型的摇臂式起落架落震动力学方程,利用MATLAB.Simulink模块对其进行数值分析,并提出多腔多阻尼缓冲器起落架的数学建模方法。仿真结果表明:相比单级缓冲器,采用双腔双阻尼的缓冲器设计能显著降低直升机起落架的突峰过载,在高压腔工作段,缓冲器载荷比较平稳。

基于ADAMS/Aircraft的摇臂式起落架落震动力学仿真分析

本文以某型摇臂式起落架为研究对象,建立起落架缓冲系统力学模型,并进行受力分析,利用ADAMS/Aircraft模块对起落架缓冲支柱力和轮胎力进行建模,构建起落架落震动力学仿真模型,分别在带和不带前飞速度情况下,仿真分析比较不同下沉速度时起落架的落震性能。仿真结果表明,此型起落架具有较好的缓冲性能,利用ADAMS/Aircraft可有效完成摇臂式起落架的落震动力学仿真分析。

直升机支柱式前起落架摆振分析

根据摆振简化理论推导了一种直升机的支柱式前起落架摆振动力方程。从摆振特性分析中可以看出,在某些状态下,起落架不需要提供阻尼也能保证摆振系统的稳定性。但随滑跑速度的提高,临界当量阻尼有增大的过程。随地面载荷的增加,临界当量阻尼也有增大。在所有状态下,安装在起落架上的减摆器都需要提供足够的阻尼,以保证摆振系统的稳定性。从摆振响应分析中可以看出,响应曲线跟摆振特性分析结果吻合,反证了分析求解过程的合理性。

直升机滑橇式起落架落震仿真计算与试验验证

直升机起落架着陆性能直接影响直升机着陆载荷计算及机身设计,目前主要通过落震试验实测起落架的着陆性能。为了预先分析滑橇式起落架着陆性能,采用RADIOSS/HyperMesh模态分析平台,建立滑橇式起落架的落震仿真模型,进行着陆性能仿真计算。并设计了滑橇式起落架落震试验,实测起落架的落震性能参数。通过仿真分析结果与试验实测数据对比,验证了基于RADIOSS分析平台进行起落架着陆性能分析方法在工程上的可行性,同时通过仿真计算结合实测结果得到了滑橇起落架的着陆性能参数,为后续起落架进一步优化设计提供参考。

基于冲击能量的管簧式起落架优化设计

为提高管簧式起落架的着陆性能,通过分析管簧起落架受力情况,建立了作为起落架主支柱的变截面管簧在弯曲、扭转、轴向变形下的应变能吸收模型,并以某型通用飞机的起落架为优化对象,采用遗传算法对起落架管簧的形状进行优化。利用ABAQUS对优化前、后的起落架进行着陆仿真分析,结果表明:在相同的工况下,优化后起落架最大应力减小,过载系数减小,起落架吸收功量和比吸能得到提高,着陆性能得到改善。

三维机织复合材料板簧式起落架结构设计及其有限元分析

为实现直升机板簧式起落架减重和提高层间剪切性能,采用碳纤维三维机织结构整体制备复合材料起落架。针对起落架的设计要求,通过受力分析和理论计算,建立了板簧式起落架的三维力学分析模型;通过材料实验和理论计算,获得了有限元计算所需的材料工程常数;结合最大应力-应变准则,采用有限元方法对板簧进行准静态加载模拟,确定了板簧的截面和轴线几何形状,以及变截面增厚部位的长度值与厚度值。结果表明:基于斜纹2.5维机织复合材料结构,截面宽度为120 mm,厚度为24 mm的弓式圆弧形、矩形截面板簧在满足挠度的同时其应变小于材料许用应变值;基于优选截面,增厚长度为760 mm,增厚厚度为36 mm时,复合材料起落架不仅能较好满足挠度、强度等设计要求,而且在同类型航空用4340钢制成的板簧结构件基础上质量减少约30%。