飞机起落架着陆动力学分析及减震技术研究

飞机起落架作为飞机结构的一个重要部件,承受着飞机与地面接触时产生的静、动载荷,吸收和消耗飞机在着陆撞击、跑道滑行等地面运动时所产生的能量,在减缓飞机发生振动,降低飞机地面载荷,提高乘员舒适性,保障飞机飞行安全等方面发挥着极其重要的作用。 在飞机的着陆过程中,起落架和飞机机身都将承受很大的冲击载荷。而这种冲击载荷被认为是造成飞机及其起落架结构发生疲劳与振动破坏、引起乘员不舒适的重要因素。如何精确模拟飞机着陆过程起落架和机身的动态响应,并据此设计减小飞机着陆过程中的冲击载荷的方案,一直是飞机起落架设计和分析中的重要课题。 以往对于飞机着陆过程起落架和机身动态响应的模拟,大多对起落架系统进行理想化的简化假设,建模和分析手段相对较为传统。而计算多体系统动力学和虚拟样机技术的出现,使得对于飞机着陆过程起落架和机身动态响应的模拟更逼近于现实。作者实现了某型运输机起落架和全机得数字化虚拟样机,不但能够真实模拟飞机着陆性能,而且从系统的高度为静平衡、滑跑和地面操纵等性能模拟提供了良好的平台。 从能量的观点来看,以往的减震设计方案着力于挖掘起落架的缓冲性能潜力、提高起落架缓冲器效率和改进起落装置的耗能方式等。作者提出新的降落区的概念,并建立了降落区着陆缓冲机构的数学模型。对飞机起落架在降落区上着陆的情况进行了数值仿真分析并做了相关参数研究。引入降落区概念以后,飞机的着陆动能将由飞机起落架和降落区缓冲机构共同承担,从而为飞机起落架的着陆减震技术开辟了一个潜力巨大的新方向。 舰载机的下沉速度较大,且着舰精确度要求较高,从客观上较适合降落区概念的应用。作者首先建立了飞机起落架在带有航空母舰基础运动的情况下的动力学分析模型并进行了数值仿真分析,并对航空母舰运动对于舰载机起落架的着舰冲击载荷的影响进行了参数研究;然后对引入降落区的舰载机起落架着舰模型进行了数值仿真,分析表明降落区模型对于舰载机着舰减震具有良好的效果。