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民用飞机起落架落震试验仿真研究

内容来源:机械设计与制造工程杂志      浏览次数:120      更新时间:2021-10-25

张沈瞳,刘文斌
(上海飞机设计研究院,上海〓201210)
摘要:起落架是飞机重要承力并兼有操纵特性的机构,在飞机的安全起降过程中担负着十分重要的使命。飞机起落架落震试验系统是开展飞机着陆动力学研究的基础,是飞机起落架设计的关键。为验证多体动力学分析软件LMS Virtual. Lab Motion在民用飞机起落架落震试验仿真上的可行性,基于某型民用飞机主起落架落震试验开展研究,给出了起落架落震试验仿真分析的建模方法。通过仿真结果与试验数据的比较,验证了该方法的正确性和可行性。
关键词:起落架;落震试验;落震仿真; LMS Virtual. Lab Motion;多体动力学
中图分类号:V226.2〓〓〓文献标识码:A〓〓〓文章编号:2095-509X(2021)09-0063-04

起落架落震试验是模拟飞机着陆撞击缓冲特性的验证试验[1],通过起落架撞击地面的试验,验证设计参数、结构可靠性是否达到设计要求。目前,国内外除了运用真实物理试验进行起落架动态性能分析外,普遍采用仿真分析的方法来缩短起落架设计周期,降低试验成本,包括使用Fortran语言、MATLAB软件建立和求解数学模型,使用通用多体动力学商业软件进行建模仿真等[2-3]。
LMS Virtual. Lab是西门子PLM旗下的一款已经被广泛应用于航空、航天、汽车和工程机械等领域的多体动力学软件,可实现与CAD模型无缝连接的工具,其中的Motion模块专门为模拟机械系统的运动和载荷而设计,国内在起落架设计和分析领域有不少研究,也包括起落架落震试验仿真[4-5],但多局限于理论研究,缺乏真实试验的验证和支持,特别是在民机领域的研究较少。
本文通过对某型飞机起落架落震力学模型,以及LMS Virtual. Lab Motion多体动力学建模方〖HJ*5/9〗法的研究,确定起落架落震仿真分析的建模方法,使用经民航局审定的真实落震试验数据对仿真结果进行验证,对比载荷时间历程曲线、缓冲器压缩曲线等,验证该方法的准确性和可行性,为后续民机起落架落震试验开展和仿真提供参考。

1〓起落架落震试验
〓〓起落架是在飞机起飞、着陆、滑跑和各种地面
操作情况下,支持机体、减缓冲击和耗散能量的关键部件[6]。民用飞机起落架主要采用高效率的油气式缓冲器,主要结构包括由缓冲支柱和活塞杆组成的缓冲器,以及机轮和撑杆等满足地面运行和空中收放的其他机构。某型民机主起落架结构示意图如图1所示。

图1〓某型民机主起落架结构示意图

〓〓飞机起落架的缓冲系统主要包括缓冲器和轮胎,缓冲性能主要通过缓冲器来实现。某型飞机主起落架的油气式缓冲器内部示意图如图2所示,在飞机着陆过程中,起落架被外力压缩,油液快速通过阻尼孔产生阻尼力,空气被压缩产生弹簧力;冲击能量在这一过程中被吸收和耗散,达到平缓着陆载荷的作用。根据《中国民用航空规章第25部:


作者简介:张沈瞳(1990—),男,工程师,硕士,主要研究方向为起落架动力学仿真及机体载荷计算分析,

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