飞机起落架动态特性的分析与研究
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摘要
飞机起落架系统是飞机重要的机载设备,对飞机的起飞、安全着陆起着重要的作用。但是它的设计包含内容多、涉及面广,是一个极其复杂的过程,所以在起落架系统研究中利用半实物数字仿真技术对其设计进行前期仿真研究很有意义。
论文首先,针对目前刹车系统仿真研究中未考虑起落架动态特性的不足,系统地分析了起落架在飞机刹车系统中的运动过程以及动态特性,深入的研究了左右主起落架非对称状态下对刹车系统的影响和刹车状态下起落架支柱变形对刹车系统的影响。
其次,针对航空机轮刹车系统半实物仿真系统的技术要求,经过对系统需求分析和研究,提出了基于并行计算机的飞机刹车系统半实物仿真设计方案,详细的介绍了半实物仿真系统的组成,半实物仿真平台的接口,设计完成了飞机刹车系统半实物仿真软件。
论文所完成的半实物仿真系统,通过系统调试和系统联试。表明:所建立的飞机刹车系统数学模型基本合理、模糊控制策略可行。半实物仿真系统能较真实地模拟飞机刹车系统的动态特性。系统基本达到了设计要求,为今后飞机刹车系统优化设计提供了很好的测试平台。
Aircraft landing gear system is an important airborne device of aircraft, which plays an important role in taking off and safe landing . However,its design includes many contents ,covers a wide rang of subjects and is a complicated process, so the hardware -in - loop simulation is utilized to in analysis and study of landing gear system research.First, the dynamic characteristics insufficiency of landing gear fails to be considered into braking system simulation research, the paper narrates the performance of the landing gear in the process of anti-skid braking and the landing gear's dynamic character., and made an in-depth study into the influence of breaks in asymmetry and the influence of the transmogrification of landing gear member under brake on set of brakes.Secondly, Aim at the technical specifications of hardware-in-loop-simulation project of aviation wheel set of braking systems, through studying the system , it is proposed of the hardware-in-loop simulation braking system of basing parallel computer system. The paper depicts the overall design frame of the hardware-in-loop simulation, introduces the constituent element of the system, the connection of practicality and simulation platform, and the design of software.The hardware-in-loop simulation design have accomplished,and passed closed loop debugging. the result shows that the mathematical model is basicly logical and Vague control is feasible.furthermore, the hardware -in-loop simulation can simulate the dynamic behavior of set of brakes of aircraft comparatively veritably.This system basicly achieves user requirement, and provides a good testing platform for optimal design of brakes of future aircraft.
论文首先,针对目前刹车系统仿真研究中未考虑起落架动态特性的不足,系统地分析了起落架在飞机刹车系统中的运动过程以及动态特性,深入的研究了左右主起落架非对称状态下对刹车系统的影响和刹车状态下起落架支柱变形对刹车系统的影响。
其次,针对航空机轮刹车系统半实物仿真系统的技术要求,经过对系统需求分析和研究,提出了基于并行计算机的飞机刹车系统半实物仿真设计方案,详细的介绍了半实物仿真系统的组成,半实物仿真平台的接口,设计完成了飞机刹车系统半实物仿真软件。
论文所完成的半实物仿真系统,通过系统调试和系统联试。表明:所建立的飞机刹车系统数学模型基本合理、模糊控制策略可行。半实物仿真系统能较真实地模拟飞机刹车系统的动态特性。系统基本达到了设计要求,为今后飞机刹车系统优化设计提供了很好的测试平台。
Aircraft landing gear system is an important airborne device of aircraft, which plays an important role in taking off and safe landing . However,its design includes many contents ,covers a wide rang of subjects and is a complicated process, so the hardware -in - loop simulation is utilized to in analysis and study of landing gear system research.First, the dynamic characteristics insufficiency of landing gear fails to be considered into braking system simulation research, the paper narrates the performance of the landing gear in the process of anti-skid braking and the landing gear's dynamic character., and made an in-depth study into the influence of breaks in asymmetry and the influence of the transmogrification of landing gear member under brake on set of brakes.Secondly, Aim at the technical specifications of hardware-in-loop-simulation project of aviation wheel set of braking systems, through studying the system , it is proposed of the hardware-in-loop simulation braking system of basing parallel computer system. The paper depicts the overall design frame of the hardware-in-loop simulation, introduces the constituent element of the system, the connection of practicality and simulation platform, and the design of software.The hardware-in-loop simulation design have accomplished,and passed closed loop debugging. the result shows that the mathematical model is basicly logical and Vague control is feasible.furthermore, the hardware -in-loop simulation can simulate the dynamic behavior of set of brakes of aircraft comparatively veritably.This system basicly achieves user requirement, and provides a good testing platform for optimal design of brakes of future aircraft.
引文
[1] 马春虎.刹车状态下起落架支柱的摆阵研究.飞机设计第四期.2002年12
[2] 周进雄.起落架结构参数对飞机机轮摆振的影响应用力学学报.第18卷第1期2001年3月
[3] 张谦.飞机电传刹车数字式防滑刹车系统的控制律的仿真研究.西北工业大学硕士论文.1999年4月
[4] 张瑜,王纪森.飞机数字式电子防滑系统采用新控制律的仿真研究[J].航空学报,1995,16(1):123～127
[5] 张瑜,田小雄.飞机防滑控制系统的数字仿真研究.西北工业大学学报1994年1月,13～17
[6] 张志林 苏开鑫.飞机起落架着陆撞击动力分析.上海力学 第20卷第4期 1999年12月410～416
[7] 杨新文,吴瑞祥等.飞机刹车系统的数字仿真.系统仿真学报.1997,9(4):56～61
[8] 王纪森,何长安.防滑刹车控制系统分析.西北工业大学学报 2000,18(3):470～473
[9] 邵永起.起落架弹性变形对结构强度的影响.飞机设计第2期2001年6月38～44
[10] 晋萍.起落架着陆动态仿真分析模型及参数优化设计.南京航空航天大学学报.第35卷第5期2002年10月498～503
[11] 陆晓洁,谢利理,林辉.飞机防滑刹车系统的回顾与展望.航空科学技术.2003,2:29～32
[12] 逯九利.飞机全电刹车系统控制律的研究.西北工业大学硕士论文.2005年4月
[13] 朱昀.飞半实物炮控仿真系统的设计.兵工学报.第26卷第4期.2005年7月.469～473
[14] 贾玉红.主动控制起落架滑行性能分析.北京航天航空大学.博士论文1999年9月
[15] 库玉鳌.刹车与起落架抖动的相互影响.航空学报.1996年3月第18卷第2期.228～231
[16] 刘学瑜.DSPACE实时仿真系统在高压共轨ECU开发中的应用.现代车用动力.第1期.2003年2月.20～25
[17] 刘延斌.半实物仿真技术的发展现状.光机电信息.2003年一期.27～33
[18] 许希儒.飞机电子防滑刹车系统模拟仿真.航空学报,1993年4月,Vol.14 No.4
[19] 柯宁.智维列夫.航空机轮与刹车系统设计.北京:国防工业出版社 1980年
[20] 陈岩.运七200A前起落架缓冲器密封装置.航空科学技术.1998年3月
[21] (美)乔治亚·玛.飞机起落架设计.航空学报杂志社.1990,4
[22] 刘忠平.飞机数字式电子防滑刹车系统的研究.西北工业大学硕士论文1999年4月
[23] 李霞.某型飞机主起落架缓冲系统性能分析研究航空工程与维修.2000年6月
[24] 吉明.减摇鳍半实物仿真系统的设计与实现.应用科技.第29卷第9期.2002年9月.30～35
[25] 沈航.飞机起落架着陆与滑跑性能分析.应用力学学报.2001年9月第18卷增刊.197～203
[26] 张陵,诸得培.缓冲器支柱特性对主起落架纵向抖振的影响.西北工业大学学报.1996年5月
[27] 刘永丰.鱼雷声寻的制导半实物仿真系统研究与实现.舰船科学技术.第25卷第3期.2003年6月.26～30
[28] 魏明英.BTT控制系统半实物仿真方案设计及试验结果分析.现代防御技术.第29卷第3期.2001年6月.34～39
[29] 姚新宇.半实物仿真系统的实时性分析.计算机仿真.第16卷第4期1999年10月.51～59
[30] 单家元.激光制导武器半实物仿真试验系统.计算机仿真.第19卷第2期2002年3月.15～19
[31] 孟秀云.某型火箭弹半实物仿真系列方案设计.计算机仿真.第18卷第2期2001年3月
[32] 王绍棣.一种基于虚拟现实技术的分布式半实物仿真平台研究和实现系统.仿真学报.第13卷第3期.2001年5月.381～385
[33] 刘新民.超高速动能导弹变结构控制和半实物仿真技术研究.北京理工大学.硕士论文.2001年2月
[34] 许川.半实物仿真系统实时监控技术研究.北京理工大学硕士论文.2003.2
[35] 胡晓敏.半实物虚拟模拟技术的研究.南京航空航天大学硕士论文.2004年2月
[36] 王小虎.先进寻的导弹制导、半实物仿真及相关理论研究.北京航天航空大学硕士论文.2000年6月
[37] 钟再敏.基于RTLinux的半实物仿真系统开发应用.同济大学硕士论文.2002年1月
[38] 徐冬苓.飞机刹车系统的建模与地面结合系数的研究.西北工业大学硕士论文.2005年四月.5～7
[39] 张谦.飞机电传刹车数字式防滑刹车系统的控制律的仿真研究.西北工业大学硕士论文.1999年4月8～9
[40] 晋萍.飞机起落架动态性能仿真分析.南京航天航空大学硕士论文.2003年2月13～25
[41] 郑振华.主起落架特性非对称下的刹车仿真与控制研究.西北工业大学硕士论文.2005年4月.
[42] 邹美英.飞机防滑刹车系统新型控制率设计与仿真研究.西北工业大学硕士论文.2005年4月.
[43] 库玉鳌.刹车与起落架抖动的相互影响.航空学报.1996.3.第18卷第2期
[44] Burckhardt M. Fahrwerktechnik: Radschlupf-Regek system [M]. Wrzburg: Vogelverlag. 1993
[45] effery R. Layne. Fuzzy Learning Control for Antiskid Braking Systems. IEEE Transactions on Control Systems Technology. Vol. l, NO. 2 June 1993.
[46] Longye D M, Hirzel E A. Advanced Braking Controls for Business Aircraft. SAE 790599, 1979Yadav D, Singh CVK. Landing Response of Aircraft with Optimal Antiskid Braking. Journal of Sound and Vibration (1995) 181 (3) 401—416
[47] Yanner J A, Ulrich P C, Emerging Technologies in Aircraft Landing Gear. Warrendale: Society of Automotive Engineers, Tnc., 1997
[48] H. Chris Tseng, Charlie W. Chi. Aircraft Antilock Brake System with Neural Networks and Fuzzy Logic. Journal of Guidance, Control, and Synamics 1995.
[49] Muller, Steffen. Slip-based tire-road friction estimation during braking. American Society of Mechanical Engineers. 2002
[50] Alsobrook C B. Wear of F-16 Main wheel Tires During Constant Slip Ratio Braking. SAE 951392 1995
[51] Meredith D B, Hainline BC. Optimization of Commercial Transport Airplane Stopping Systems. SAE 710872, 1972.
[52] Stubbs S M etc. Behavior of Aircraft Antiskid Braking System on Dry and Wet Runway Surface. NASA Technical Paper 1051 1979, 20-21, 13-14
[53] Tseng H C, Chi C W. Aircraft Antilock Brake System with Neural Networks and Fuzzy Logic. Journal of Guidance, Control, and Fuzzy Logic. Journal of Guidance, Control, and Dynamics, 1995,18(5): 1113-1118
[54] Horne W B, Joyner U T. Pneumatic Tire Hydroplaning and Some Effects on Vehicle Performance. SAE 970C, 1965.
[55] Michael A. Dornheim. Electric Brakes Tested on F-16. AVIATION WEEK&SPACE TECHNOLOGY, January 18 1999, p51.
[56] Batterson S A. A Study of the Dynamics of Airplane Braking Systems as Affected by Tire Elasticity and Brake Response. NASA TND-3081, 1965.
[57] Yadav D, Singh C V E, Landing Response of Aircraft with Optimal AntiskidBrakingJournal of Sound and Vibration. 1995, 181(3): 401-416
[58] Kevin M. Passino, Fuzzy Learning Control for Antiskid Braking Systems. IEEE Transctions on Control Systems Technology. VOL 1. No2. JUNE 1993
[59] Lennon, william K.;Passino, Kevin M. Intelligent Control for Brake Systems. IEEK Transctions on ControlSystems Technology. -1999,7(2).-188-202
[60] Sudhanshu Nigam. Modeling, Simulation and Response Analysis of hntilock Systems. The Doctor Faculty of West Virginia University. 1993.8
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[60] Sudhanshu Nigam. Modeling, Simulation and Response Analysis of hntilock Systems. The Doctor Faculty of West Virginia University. 1993.8