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。

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。

水陆两栖飞机静水面高速滑行性能数值计算与试验分析

针对水陆两栖飞机静水面高速滑行过程的运动响应大、流场强非线性等问题,提出了一种基于传统动网格技术的"状态预估--精确计算"的数值模拟方法:通过求解Reynolds平均N-S方程结合运动方程来模拟飞机静水面滑行时的流场特征和运动特性,数值模拟方法为隐式有限体积法,湍流模型采用k-ω(SSTMenter)结合壁函数进行处理,自由液面捕捉采用VOF方法;数值计算时,首先采用粗网格对简化后的飞机在不同航速下的姿态和升沉进行快速预估,再将飞机置于预估状态下进行精确网格划分,最后进行精确数值计算分析.为了验证数值模拟结果的正确性,在物理水池中进行了静水拖曳试验,将数值计算结果与试验结果进行对比分析可得:数值计算与水池试验的流场特征吻合,且阻力、姿态和升沉的计算精度达到90%,验证了数值模拟方法的可行性.

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。

飞机新牵引滑出方式下前起落架动响应分析

现行民航飞机离港时,需由牵引车推出泊位后再依靠飞机自身发动机动力进入跑道。为使机场更安全高效运行,人们正在探索一种全新的飞机滑出模式——牵引滑出,其无需发动机动力、即从飞机推出直至跑道端等待起飞均依靠地面的外部动力移动,由飞行员控制牵引车牵引的离港作业方式。其有助于实现高效、绿色、经济的机场运营目标。前起落架作为承载飞机重量和实现地面牵引滑行的关键组件,其动力学特性直接决定着飞机的高速牵引滑行安全,也影响着结构的后续飞行安全及全生命使用周期,故针对新一代牵引滑出方式的飞机前起落架力学行为开展研究十分必要。以某型民航飞机前起落架为研究对象,考虑减震支柱及牵引车轮胎的缓冲性能,研究了承受满载、高速牵引滑行时的前起落架的动特性、动响应行为,并给出了跑道随机不平度激励对前起落架随机响应的影响,获得了不同承载、不同牵引速度下前起落架动力学响应特性。结果表明,在前起落架满载高速牵引滑行中,牵引载荷在阻力臂的变形及振动响应中起主导作用。本文的研究结果可为新型牵引方式下前起落架的设计以及现役飞机的安全运行保障提供重要参考。

飞机地面滑行/推进系统研究

通过对比分析市场上已有或在研的、非发动机动力滑行的不同飞机地面滑行/推进系统的优缺点,为国内类似系统的研发提出参考意见和建议。