考虑机体弹性的起落架着陆动态性能仿真分析

摘要

起落架是飞机的重要部件,对其动态性能的正确计算是飞机安全着陆的重要保证。通常在研究起落架缓冲性能是将机体视为刚体,忽略了弹性的影响。现代飞机的大型化使得机体弹性越来越大,机体结构弹性对起落架动态性能的影响不可忽略。本文的研究工作就是分析机体弹性对起落架着陆动态性能的影响。
　　 本文建立了弹性飞机着陆的等效多质量模型和弹性机体的动力学模型,基于MSC.Patran软件建立了机体的有限元模型,并利用MSC.Nastran对机体有限元模型进行模态分析得到机体的模态中性文件(MNF),基于ADAMS/Aircraft软件建立了含弹性机体的全机着陆虚拟样机模型,仿真分析了机体弹性模态叠加对起落架着陆动态性能的影响,建立了不同主起落架安装点的全机虚拟样机模型,探讨了不同主起落架安装点下起落架着陆动态性能的差异。
　　 研究结果表明,和刚性机体相比,弹性机体能够吸收飞机着陆的部分能量,降低起落架缓冲器过载和缓冲器效率。机体的弹性效应随着机体叠加模态数目的增加而增大,主起落架安装点的位置也是影响机体弹性效应的重要因素。因此,对于弹性较大的飞机起落架设计有必要考虑机体结构弹性的影响,并从全局出发,采用优化设计的方法。

目录

文摘

英文文摘

图表清单

注释表

第一章 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究方法和研究内容

第二章 弹性飞机等效多质量着陆模型

2.1 引言

2.2 弹性机体等效多质量模型

2.2.1 弹性机体的动力学方程

2.2.2 等效三质量模型

2.2.3 等效多质量模型

2.3 飞机着陆模型

2.3.1 弹性机身

2.3.2 非弹性支承质量

2.3.3 起落架安装点受力平衡方程

2.3.4 起转阶段运动微分方程

2.3.5 回弹阶段运动微分方程

2.4 本章小结

第三章 弹性机体有限元模型的建立

3.1 引言

3.2 飞机结构有限元建模及分析的特点

3.3 基于MSC.Patran的机体有限元模型的建立

3.3.1 机翼有限元模型

3.3.2 机身有限元模型

3.3.3 尾翼有限元模型

3.3.4 模型的拼接和部件的连接

3.4 基于MSC.Nastran的机体模态分析及MNF文件的生成

3.5 本章小结

第四章 全机着陆动力学仿真分析

4.1 引言

4.2 全机虚拟样机模型的建立

4.2.1 弹性机体子系统的建立

4.2.2 起落架子系统的建立

4.2.3 轮胎子系统的建立

4.2.4 全机装配模型建立

4.3 着陆动态性能仿真分析

4.3.1 机体单一模态下的着陆仿真

4.3.2 基于Craig-Bampton结构模态综合法的着陆仿真分析

4.4 本章小结

第五章 主起落架安装点对飞机着陆动态性能影响分析

5.1 飞机主起落架安装点的选取

5.2 不同主起落架安装点的着陆仿真分析

5.2.1 不同安装点下的弹性飞机

5.2.2 着陆仿真分析

5.3 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 工作总结

6.2 进一步研究的方向

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文

附录1 主起落架油液阻尼力属性文件

附录2 前起落架油液阻尼力属性文件

附录3 主起落架轮胎属性文件

附录4 前起落架轮胎属性文件