机体弹性对某型民机起落架着陆载荷影响分析

徐 尧，周文博

(上海飞机设计研究院，上海 200232)

作者简介：徐尧（1985—），男，高级工程师，硕士，主要研究方向为结构动力学，xuyao2@comac.cc.

摘要：研究了多柔体动力学计算原理并给出了运动方程，建立了起落架多体动力学与弹性机体一体化的多柔体全机模型，分析了弹性机体条件下起落架着陆响应载荷，对比弹性机体起落架响应载荷与刚性机体起落架响应载荷，研究了机体主要弹性模态对着陆响应载荷的影响，表明机身垂向一阶弯曲模态对起落架着陆载荷影响最为显著。

关键词：机体弹性；模态；起落架；ADAMS；着陆载荷

中图分类号：V226   文献标识码：A   文章编号：2095-509X(2020)12-0073-04

大型民用飞机着陆过程中起落架撞击地面产生的起落架载荷是起落架的设计载荷之一，着陆瞬间的机体响应载荷构成飞机结构的设计载荷。大展弦比飞机机体结构柔性较大，在着陆过程中机体弹性对起落架减震器的影响较大，着陆分析中需要考虑弹性机体对着陆能量的耗散作用^［1-4］。研究机体主要弹性模态对起落架着陆载荷的影响，有助于理解飞机结构与起落架严重载荷的关系，进而利于飞机机体与起落架一体化设计。

目前，国内外对于机体弹性对起落架着陆性能影响有一些研究并且取得一定的进展，但较多的是从理论上分析机体前几阶等效固有频率对起落架着陆性能的影响。在仿真分析方面，很多研究将飞机等效为多质量块系统^［5-7］，只能分析较低阶次弹性模态的影响，缺乏工程应用价值。

本文在经过落震试验验证的多柔体起落架动力学模型基础上，进一步考虑机体弹性，将能够很好地表征机体刚度特性和质量特性的全机梁单元动力学模型导入ADAMS，与多柔体起落架模型连接，得到起落架与机体多柔体系统动力学全机模型，该模型能够全面考虑起落架弹性和机体各个阶次弹性模态对着陆性能的影响，同时能够考虑机体弹性模态的模态阻尼比对着陆载荷的影响，具有较高的工程实用价值。

1 多柔体系统动力学计算原理

多柔体系统是指由多个刚性体或柔性体通过某种形式连接的复杂机械系统，柔性体使用离散化的若干个单元的有限多个节点自由度来表示物体无限多个自由度，单元节点的弹性变形可以近似地用少量模态线性组合来表示。