不平整激励下飞机滑跑动力响应的影响因素

利用美国联邦航空管理局(FAA)开发的跑道平整度分析软件ProFAA,对常见民用机型B727、B737和B747在随机激励、余弦激励和实测道面激励下进行滑跑仿真,研究飞机动力响应与滑跑速度、激励波长和振幅、道面平整度指标等因素的关系。仿真结果表明:飞机动力响应与滑跑速度和激励振幅成正比;飞机对中长波的不平整激励更敏感,敏感波长取值与机型和滑跑速度相关;飞机滑跑动力响应随道面平整度指标的增大而增大,但各项平整度指标与飞机动力响应之间的相关性不同,其中波音平整度指数(BBI)与飞机动力响应的相关性最高。

含单边非完整约束飞机滑跑的建模与仿真方法

当飞机在地面上滑行时,其运动会受到风载荷和不对称刹车力矩的影响.为分析飞机的动力学行为,给出了一种基于非完整非光滑多体系统动力学的建模与数值仿真方法.将飞机视为由机身和前后起落架组成的多体系统,主起落架的轮子为纯滚动,飞机在地面滑跑时考虑前起落架轮子的侧向滑移.飞机在跑道上滑跑的动力学方程由Routh方程导出,用约束稳定化方法抑制约束的漂移.轮与地面间的摩擦模型为库仑摩擦模型并用集值函数描述,以用于判断前轮是否发生侧向滑移.最后通过数值仿真算例分析风载荷和不对称刹车力矩作用下飞机在跑道上滑行的动力学行为.

飞机着陆数值仿真及机场道面动载特性研究

为研究飞机着陆滑跑过程民用机场道面动荷载特性,以Boeing737-800机型为例,基于动力学仿真软件VI-Aircraft,建立了机身、起落架及轮胎三维数值仿真模型,根据某机场道面实测平整度数据创建道面仿真模型,形成了一套考虑气动力变化特性的飞机着陆冲击仿真方法,并通过相关起落架系统落震试验以及飞机-地面运动学理论解析两方面验证了仿真方法的可靠性。此外,系统讨论了各类着陆状态参数对道面动载特性的影响,明确了不同着陆状态参数影响下道面动载系数量化取值范围,揭示了各着陆状态参数对道面动载响应的影响规律及影响机理。研究结果表明:随着陆质量、接地速度及滚转角增大,道面动载响应显著增强;随着陆航向速度增大,道面动载响应明显减小;而随俯仰角增大,道面动载响应整体呈现波动减小的趋势。飞机着陆过程中道面动载系数敏感性因素从大到小依次为:航向速度、着陆质量、接地速度、滚转角与俯仰角,充分考虑各着陆状态参数影响,一般情况下道面动载系数DIM分布区间为1.18~1.80。研究成果可进一步拓展用于飞机着陆跑道桥的分析研究。

基于联合仿真的飞机着陆机场跑道桥动载特性研究

为研究飞机着陆滑跑过程中冲击作用对机场桥梁动力响应的影响,以某拟供C类飞机使用的跑道桥为研究对象,以Boeing 737-800机型为例,首次基于有限元软件与多体动力学软件相结合的联合仿真技术建立了机-桥耦合模型,精细化模拟了飞机以不同的着陆姿态在桥梁上着陆滑跑的全过程。在验证机-桥耦合模型准确性的基础上,系统讨论了飞机着陆质量、下沉速度、俯仰角及滚转角等参数对桥梁动力响应的影响程度、影响规律,并明确了桥梁动力系数的分布范围。研究结果表明:飞机着陆冲击作用下,桥梁动力系数的主要分布区间为1.26~1.62;桥梁动力系数随着陆质量、下沉速度、滚转角增大而增大,随接地速度、俯仰角增大而减小;飞机下沉速度的影响最为显著,当下沉速度从1.00 m/s增大到3.05 m/s时,动力系数从0.98增大到1.87,增幅高达90%。跑道桥的设计需合理考虑飞机着陆滑跑过程的动载作用。

侧风滑跑条件下的地面涡气动特性数值研究

以缩比的近地面短舱进气道为研究对象,通过数值计算的方法得出侧风来流条件下地面涡的流场特征和气动特性,着重研究飞机滑跑对地面涡的影响。研究表明:在无相对滑跑时,速度比和离地间隙是影响地面涡特性的重要因素。来流速度越大,离地高度越高,地面涡的强度就越高;进气畸变主要受来流速度影响,流速越高,畸变程度越严重。有相对滑跑时,重点考虑来流速度和滑跑速度对地面涡的影响。来流速度对进气畸变影响很大,畸变指数随着风速升高而增大;滑跑速度是地面涡强度的主要影响因素,滑跑速度越高,地面涡强度越弱。

脑筋急转弯

大海上有一艘很大的舰艇,它本来的定员是60人,结果,在上到第50人的时候,它居然就沉进海里了!这是为什么?(船内没有怀孕以及体重过重的人存在;也没有重物上船)

飞机起落架系统摆振动力学研究进展

摆振是起落架支柱侧向运动与围绕支柱的扭转运动相互耦合产生的自激振动,对飞机地面滑行的操纵性与安全性等具有很大的危害,是起落架系统设计中重点关注的动力学问题之一。摆振主要有“轮胎型”和“结构型”2类,可以采用动力学理论建模、多体动力学数值分析与全尺寸物理试验等方法对起落架系统的摆振特性进行研究,已发展了线性与非线性理论建模方法和数值工具,建立起了起落架摆振试验系统,也开展了全机瞬态激励下的滑跑稳定性试验。为防止摆振问题的产生,在认识摆振机理的基础上,研究者广泛而又深入地研究了起落架设计参数、轮胎参数、机体特性等对滑跑动响应与稳定性的影响,在获得各种设计参数对起落架摆振稳定性影响的基础上,发展了摆振动力学优化设计方法和智能器件与半主动/主动控制的摆振抑制方法,并开展了试验验证或装机演示验证。结合未来飞机平台的发展和起落架技术的创新,对起落架摆振动力学问题的未来发展方向进行了展望。

场面航空器滑行时空协同优化模型

引入双层规划方法,研究了场面航空器在滑行道系统中的滑行调度问题;考虑了成本与冲突对场面航空器运行效率和安全的影响,以航空器推出延迟时间与滑行路径作为决策变量,以航空器在滑行道系统中滑行过程无冲突与场面航空器的总滑行距离最短为目标函数,构建了场面航空器滑行时空协同优化模型;针对航空器滑行道调度问题的特点,设计了适用于航空器滑行时空协同优化模型的双层规划算法,以降低场面航空器滑行距离和等待时间;为了验证航空器滑行时空协同优化模型及算法的有效性,对比了先到先服务调度方案的计算结果,分析了滑行等待时间与滑行距离对场面航空器运行效率的影响。研究结果表明:场面航空器滑行时空协同优化模型与先到先服务的航空器调度方案相比,保证了航空器滑行过程无冲突,将16架次航空器的总滑行距离从40 690 m降至37 700 m,降低了8%;航空器平均运行时间为254 s,提升了滑行道系统的整体运行效率;在复制组数为100与变异概率为0.4的条件下,采用场面航空器滑行时空协同优化模型能够在412 s内获得最优解,求解效率与收敛性显著。可见,采用场面航空器时空协同优化模型在保障航空器滑行安全的前提下,能有效提高场面航空器滑行调度效率,降低航空器运行成本,能够为繁忙机场滑行道调度提供决策支持。