新型组合缓冲器设计及其耐坠毁性能研究

摘要

耐坠毁直升机起落架典型工况分为正常着陆和耐坠毁着陆两种，某型耐坠毁直升机采用了两级串联双腔缓冲器的设计方案，正常着陆时低压级使用，而耐坠毁着陆时低压级和高压级共同使用，为乘员生存提供重要保障。然而由于高压级缓冲器利用效率低，油气泄漏和维护成本高，对于新型耐坠毁缓冲器的探索和研究是大势所趋。 建立了某直升机摇臂式起落架落震过程的几何运动方程，代入缓冲支柱各缓冲力元的计算模型，得到了该起落架落震动力学分析运动微分方程组。 建立了几种常用的金属缓冲器的理论计算模型，同时进行了各方面的缓冲性能对比分析，发现铝蜂窝在变形能力、相同应力下质量比吸能和相同应力下体积比吸能都优于另外两种缓冲器，但是在适应环境能力方面处于劣势；然后对铝蜂窝-胀筒复合结构进行了轴向压缩数值模拟，印证了铝蜂窝优异的力学特性以及铝蜂窝-胀筒复合结构能发挥出更加突出的性能；并据此提出了一种新型组合缓冲器设计方案。 应用LMS Virtual.Lab Motion和Amesim联合仿真方法进行了直升机起落架的耐坠毁仿真分析，得到了四种落震工况下应用两种缓冲器的仿真结果对比，发现应用新型组合缓冲器，重量减小了30.2%，空间节省了9.1%，坠毁工况下机体过载降低了19.6%。 对新型组合缓冲器的油孔直径、活塞杆直径、节流阀弹簧预紧力和金属胀筒壁厚等进行了参数影响研究，为新型组合缓冲器设计提供了设计参考。

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摘 要

ABSTRACT

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图表清单

注释表

第一章 绪论

1.1研究背景及意义

1.2国内外研究概况

1.2.1耐坠毁直升机研究

1.2.2金属材料缓冲吸能研究

1.3本文的主要研究工作

第二章 摇臂式直升机起落架落震动力学理论模型

2.1引言

2.2计算假设与计算模型

2.3几何运动方程式的建立

2.4缓冲支柱力的计算

2.4.1各分力计算模型

2.4.2总的轴力计算

2.5运动微分方程组的建立和求解

2.5.1运动微分方程组的建立

2.5.1运动微分方程组的求解

2.6本章小结

第三章 新型组合结构缓冲器研究

3.1引言

3.2几种金属缓冲器的理论模型

3.2.1铝蜂窝缓冲器理论计算模型

3.2.2泡沫铝缓冲器理论计算模型

3.2.3金属胀筒缓冲器理论计算模型

3.2.4复合结构缓冲器理论计算模型

3.3缓冲器缓冲性能对比分析

3.3.1变形能力对比

3.3.2相同应力下质量比吸能对比

3.3.3相同应力下体积比吸能对比

3.3.4适应环境对比

3.4缓冲器轴向压缩数值模拟

3.5基于油气缓冲器的新型组合缓冲器构型分析

3.6本章小结

第四章 直升机起落架耐坠毁仿真分析

4.1引言

4.2多体动力学模型的建立

4.2.1 LMS Virtual.Lab Motion介绍

4.2.2模型的简化

4.2.3基于Virtual.Lab的虚拟样机模型

4.3液压系统模型的建立

4.3.1 Amesim软件介绍

4.3.2 基于Amesim的缓冲器液压模型

4.4仿真结果分析

4.5本章小结

第五章 缓冲器缓冲参数影响分析

5.1引言

5.2定油孔直径的影响分析

5.3活塞杆直径的影响分析

5.4节流阀弹簧预紧力的影响分析

5.5金属胀筒壁厚的影响分析

5.6本章小结

第六章 总结与展望

6.1总结

6.2展望

参考文献

致 谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文