飞机起落架刹车装置设计中的热学研究

摘要

刹车装置是利用刹车副的摩擦产生制动,将飞机的动能转化为热能的一种装置.刹车材料对刹车装置的重量、性能和寿命起着决定性的作用.本文讨论了刹车装置设计的发展,选择盘式刹车作为研究对象,通过对摩擦材料的研究,掌握了刹车装置的容腔估算、热载计算和摩擦偶设计方面的算法原理和理论依据.文中主要研究了对盘式刹车集的瞬时温度场分布.建立了起落架刹车盘的瞬态温度分析模型,运用编程软件VC++编制了数值分析平台.以某一机型机轮为例,模拟了碳刹车盘的瞬时温度场,并对其进行变参数性能优化讨论.分析结果表明,文中建立的碳/碳复合材料刹车装置的瞬态温度分析模型,是可行的,和实际情况比较吻合.在温度分布上,刹车集内部温度高于外围温度,径向温度最高点出现在距离外径比较近的部位.温度随时间的发展趋势是,先快速上升,然后持续保持,最后下降.对比碳刹和钢刹的瞬时温度场,以及模型变参数性能优化结果表明,对于刹车装置来说,提高刹车的热力学性能有很多方式.主要有加强换热,进行隔热处理,选取热容量大的摩擦材料等.在热分析结果的基础上,又进行了热设计改进,简要提出了若干实用的改进设计方案.

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注释表

第一章绪论

1.1机轮刹车装置简介

1.2国内外研究发展现状

1.3课题研究背景和意义

1.4论文的主要工作简介

第二章刹车装置的估算设计

2.1摩擦偶的设计

2.1.1摩擦材料

2.1.2摩擦偶设计估算

2.2刹车装置容腔估算

2.3刹车装置温度估算

2.4刹车热及其冷却

第三章碳刹车盘集瞬态温度模型的建立

3.1理论模型的建立

3.1.1模型假设

3.1.2导热过程和边界条件的数学表述

3.1.3相关参数的确定和参数的无量纲化

3.2模型的离散化

3.2.1内部节点的离散化

3.2.2边界节点离散方程的建立

第四章碳刹车和钢刹车瞬时温度场的对比分析

4.1瞬时温度场的数值编程实现

4.2碳刹车盘集参数的确定

4.2.1刹车装置的尺寸和重量的确定

4.2.2摩擦系数和换热系数的确定

4.3碳刹车盘瞬时温度场分析

4.3.1碳刹瞬时温度的分布分析

4.3.2参数变化对温度场的影响

4.4钢刹车盘瞬时温度场分析

4.4.1起落架钢刹车盘的瞬态温度分析模型的建立

4.4.2钢刹瞬时温度的分布分析（与碳刹的对比分析+）

4.5结果分析

第五章刹车热设计方法简介

第六章结论与展望

6.1本文的主要工作和贡献

6.2后续研究工作及其展望

参考文献

致谢

研究成果及发表的学术论文