飞机起落架动态性能仿真分析
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摘要
关于起落架的设计及分析，现阶段在我国主要还是采用传统的方法，尚未有利用仿真软件进行起落架动态性能分析的报道，更未见利用仿真软件开发起落架数值样机设计平台。
本文以具体的支柱式起落架结构作为研究对象，应用动力学基本原理，建立了起落架及全机的着陆和滑跑动力学仿真模型，尽可能多地考虑了各种参数的影响，并对仿真结果进行了较深入的分析和探讨。其主要内容有；
1．以支柱式起落架飞机为原型，建立了一个适用于ADAMS软件的起落架着陆动态性能分析模型，并进行了仿真分析和参数优化设计。仿真分析结果与试验结果比较有着较好的一致性，参数优化设计有着很好的参考价值，表明基于ADAMS软件进行飞机起落架仿真分析是切实可行的。
2．基于ADAMS／Aircraft模块定义了一个由机身、起落架、刹车和机轮子系统构成的全机模型，并进行了整机着陆仿真分析(包括降落和落震两部分)。研究结果表明，利用ADAMS／Aircraft进行起落架或全机仿真分析不仅可信度高，而且事半功倍。
3．利用ADAMS／Aircraft模块创建全机仿真分析模型，进行飞机地面滑行动态响应仿真分析，仔细考虑了多种性能参数如轮胎刚度特性、轮胎与地面摩擦系数、跑道不平度等对起落架性能的影响。
At present we still adopt traditional method about the design and analysis of landing gear in China. We seldom see the simulation analysis reports of dynamic behavior of landing gear, say nothing of exploiting design platform of digital model of landing gear based on simulation software.
In the paper material post landing gear structure is developed by applying dynamics basic theory. Dynamic simulation models of landing and taxiing of undercarriage and full-aircraft are established, in which influence of parameter of sorts is as possibly considered as we can. The main contents are included as followings:
A model for dynamic analysis of post landing gear is established based on ADAMS. By the model the simulation analysis and parameter optimization can be conducted in terms of the software. The output curves and results have good correspondence to those from drop tests. Parameter optimization has good reference worthiness. It proves reliable for ADAMS software to perform digital simulating analysis.
A full-aircraft assembly model based on ADAMS/Aircraft is defined, which includes wheel subsystems, landing-gear subsystems, a brake subsystem, and an airframe subsystem, and performs full-aircraft landing simulation analyses (including aircraft landing and drop). It proves not only highly reliable for ADAMS/Aircraft to perform landing-gear or full-aircraft simulation analyses, but also get twice the result with half the effort.
Another full-aircraft simulation analysis model based on ADAMS/Aircraft is established, and performs full-aircraft taxiing simulation analysis. Influence of behavior parameters of sorts is carefully considered such as tire stiffness,friction coefficient with ground> runway profile.
本文以具体的支柱式起落架结构作为研究对象，应用动力学基本原理，建立了起落架及全机的着陆和滑跑动力学仿真模型，尽可能多地考虑了各种参数的影响，并对仿真结果进行了较深入的分析和探讨。其主要内容有；
1．以支柱式起落架飞机为原型，建立了一个适用于ADAMS软件的起落架着陆动态性能分析模型，并进行了仿真分析和参数优化设计。仿真分析结果与试验结果比较有着较好的一致性，参数优化设计有着很好的参考价值，表明基于ADAMS软件进行飞机起落架仿真分析是切实可行的。
2．基于ADAMS／Aircraft模块定义了一个由机身、起落架、刹车和机轮子系统构成的全机模型，并进行了整机着陆仿真分析(包括降落和落震两部分)。研究结果表明，利用ADAMS／Aircraft进行起落架或全机仿真分析不仅可信度高，而且事半功倍。
3．利用ADAMS／Aircraft模块创建全机仿真分析模型，进行飞机地面滑行动态响应仿真分析，仔细考虑了多种性能参数如轮胎刚度特性、轮胎与地面摩擦系数、跑道不平度等对起落架性能的影响。
At present we still adopt traditional method about the design and analysis of landing gear in China. We seldom see the simulation analysis reports of dynamic behavior of landing gear, say nothing of exploiting design platform of digital model of landing gear based on simulation software.
In the paper material post landing gear structure is developed by applying dynamics basic theory. Dynamic simulation models of landing and taxiing of undercarriage and full-aircraft are established, in which influence of parameter of sorts is as possibly considered as we can. The main contents are included as followings:
A model for dynamic analysis of post landing gear is established based on ADAMS. By the model the simulation analysis and parameter optimization can be conducted in terms of the software. The output curves and results have good correspondence to those from drop tests. Parameter optimization has good reference worthiness. It proves reliable for ADAMS software to perform digital simulating analysis.
A full-aircraft assembly model based on ADAMS/Aircraft is defined, which includes wheel subsystems, landing-gear subsystems, a brake subsystem, and an airframe subsystem, and performs full-aircraft landing simulation analyses (including aircraft landing and drop). It proves not only highly reliable for ADAMS/Aircraft to perform landing-gear or full-aircraft simulation analyses, but also get twice the result with half the effort.
Another full-aircraft simulation analysis model based on ADAMS/Aircraft is established, and performs full-aircraft taxiing simulation analysis. Influence of behavior parameters of sorts is carefully considered such as tire stiffness,friction coefficient with ground> runway profile.
引文
1．航空航天工业部科学技术委员会，《飞机起落架强度设计指南》，四川科学技术出版社，1989年11月第1版：
2．诺曼·斯·柯里，《起落架设计手册》，航空工业部出版社：
3．谢·米，叶格尔等著，杨景佐、胡传泰等译，《飞机设计》，航空工业出版社，1986年11月第1版：
4．郑建荣编著，《ADAMS—虚拟样机技术入门与提高》，机械工业出版社，2002年1月第1版；
5．聂宏，《飞机起落架的缓冲性能分析与设计及其寿命计算方法》，南京航空航天大学博士学位论文，1990年4月；
6．中国航空科学技术研究院编著，《飞机起落架结构耐久性设计与分析指南》，中国航空工业总公司《AFFD》系统工程出版，1995年12月第1版；
7．冯元生、郑锦榕、陶梅贞、王太文、谢德康编著，《飞机结构设计》，国防工业出版社，1985年6月第1版：
8．施坤娣编，《飞机构造与强度基础》，航空工业出版社，1989年5月第1版；
9．赵凡，《摇臂式耐坠毁起落架性能计算研究》，南京航空航天大学硕士学位论文，2002年2月；
10. Mechanical Dynamics Inc.Road Map to Adams/View Documentation, 2000年
11. Ting-Whai Lee,"Dynamic Response of Landing Gears on Rough Repaired Runway",Menasco Aerosystems Div.,1998年；
12. H.Vinayak and J.J.Enright,"Pitch Plane Simulation of Aircraft Landing Gears using ADAMS",international ADAMS User Conference,1998年；
13. H. Zhang, J. Ning, and O.Schmelzer,"Integrated Landing Gear System Retraction/Extension Analysis Using ADAMS ",international ADAMS User Conference, 2000年；
14. D.E. Huntington and C.S. Lyrintzis, "Random Parametric Vibration in Aircraft Landing Gear", AIAA Paper 96-1360-CP,1996年；
15. D.E. Huntington and C.S. Lyrintzis, "Nonstationary Random Parametric Vibration in Light Aircraft Landing Gear",《Journal of Aircraft Vol. 35.No.1.January-February 1998年；
16．沈航，“飞机起落架着陆与滑跑性能分析”，《应用力学学报》第18卷增刊，西安交通大学主办，2001年9月：
17. Mechanical Dynamics Inc.Road Map to ADAMS/Solver Documentation, 2000年；
18. Mechanical Dynamics Inc.Using ADAMS/Postprocessor,2000年；
19. Mechanical Dynamics Inc. Road Map to ADAMS/Aircraft Documentation, 2002
20．熊海泉、刘昶、郑本武编著，《飞机飞行动力学》，航空工业出版社，1990年11月第1版；
21．胡海岩主编，《机械振动与冲击》，航空工业出版社，1998年2月第1版；
22．牟让科，“弹性飞机对称着陆滑跑过程中动响应分析方法研究”，《应用力学学报》第13卷增刊，1996年12月；
23．张曾鲳、张江监、王裕昌，“飞机起落架滑行载荷识别”，《航空学报》第15卷，1994年1月：
24．李军、邢俊文、覃文洁等编，《ADAMS实例教程》，北京理工大学出版社，2002年7月第1版；
25．王国强、张进平、马若丁编，《虚拟样机技术及其在ADAMS上的实践》，西北工业大学出版社，2002年3月第1版。
2．诺曼·斯·柯里，《起落架设计手册》，航空工业部出版社：
3．谢·米，叶格尔等著，杨景佐、胡传泰等译，《飞机设计》，航空工业出版社，1986年11月第1版：
4．郑建荣编著，《ADAMS—虚拟样机技术入门与提高》，机械工业出版社，2002年1月第1版；
5．聂宏，《飞机起落架的缓冲性能分析与设计及其寿命计算方法》，南京航空航天大学博士学位论文，1990年4月；
6．中国航空科学技术研究院编著，《飞机起落架结构耐久性设计与分析指南》，中国航空工业总公司《AFFD》系统工程出版，1995年12月第1版；
7．冯元生、郑锦榕、陶梅贞、王太文、谢德康编著，《飞机结构设计》，国防工业出版社，1985年6月第1版：
8．施坤娣编，《飞机构造与强度基础》，航空工业出版社，1989年5月第1版；
9．赵凡，《摇臂式耐坠毁起落架性能计算研究》，南京航空航天大学硕士学位论文，2002年2月；
10. Mechanical Dynamics Inc.Road Map to Adams/View Documentation, 2000年
11. Ting-Whai Lee,"Dynamic Response of Landing Gears on Rough Repaired Runway",Menasco Aerosystems Div.,1998年；
12. H.Vinayak and J.J.Enright,"Pitch Plane Simulation of Aircraft Landing Gears using ADAMS",international ADAMS User Conference,1998年；
13. H. Zhang, J. Ning, and O.Schmelzer,"Integrated Landing Gear System Retraction/Extension Analysis Using ADAMS ",international ADAMS User Conference, 2000年；
14. D.E. Huntington and C.S. Lyrintzis, "Random Parametric Vibration in Aircraft Landing Gear", AIAA Paper 96-1360-CP,1996年；
15. D.E. Huntington and C.S. Lyrintzis, "Nonstationary Random Parametric Vibration in Light Aircraft Landing Gear",《Journal of Aircraft Vol. 35.No.1.January-February 1998年；
16．沈航，“飞机起落架着陆与滑跑性能分析”，《应用力学学报》第18卷增刊，西安交通大学主办，2001年9月：
17. Mechanical Dynamics Inc.Road Map to ADAMS/Solver Documentation, 2000年；
18. Mechanical Dynamics Inc.Using ADAMS/Postprocessor,2000年；
19. Mechanical Dynamics Inc. Road Map to ADAMS/Aircraft Documentation, 2002
20．熊海泉、刘昶、郑本武编著，《飞机飞行动力学》，航空工业出版社，1990年11月第1版；
21．胡海岩主编，《机械振动与冲击》，航空工业出版社，1998年2月第1版；
22．牟让科，“弹性飞机对称着陆滑跑过程中动响应分析方法研究”，《应用力学学报》第13卷增刊，1996年12月；
23．张曾鲳、张江监、王裕昌，“飞机起落架滑行载荷识别”，《航空学报》第15卷，1994年1月：
24．李军、邢俊文、覃文洁等编，《ADAMS实例教程》，北京理工大学出版社，2002年7月第1版；
25．王国强、张进平、马若丁编，《虚拟样机技术及其在ADAMS上的实践》，西北工业大学出版社，2002年3月第1版。