考虑机翼柔性的起落架动力学建模与仿真

采用Jourdain速度变分原理和有限元离散化方法导出柔性机翼与刚性机身的耦合动力学方程,在此基础上考虑起落架缓冲系统的作用,得出整机着陆动力学模型。通过数值仿真对计及机翼柔性的起落架缓冲系统着陆动态性能进行研究,并与不考虑机翼柔性的情形进行对比。文中的结果表明机翼的柔性作用有利于降低缓冲器峰值载荷、峰值行程以及最大轮胎压缩量;但是降低了缓冲器吸收、耗散着陆撞击能的效率。因此大柔性机翼的飞机起落架缓冲系统设计有必要考虑机翼柔性的作用。     

基于遗传算法的起落架缓冲器变截面油针优化设计研究

提高飞机起落架着陆性能,需要探索设计缓冲器油针形状的有效方法。利用平面多体动力学建立起落架数学模型,并利用NSGA-Ⅱ遗传算法,以油针轴向不同位置的截面直径为设计变量,以起落架过载系数和缓冲效率为目标函数,进行起落架着陆性能双目标优化设计。结果表明:本文的方法有效提高了缓冲效率并降低了过载系数,改善了轮胎载荷环境同时提升了起落架着陆性能;该方法同样适用于特定缓冲器高性能油针的设计。     

模糊PID控制在磁流变缓冲器中的应用

为了探究模糊控制在磁流变缓冲器的优势,以某型直升机为原型,设计出一款磁流变缓冲器,建立的磁流变缓冲器的落震仿真动力学模型,并结合经典PID控制理论与模糊控制理论,为了实现缓冲器的半主动控制,设计出基于缓冲器行程与活塞相对速度的二维模糊控制器,通过输出不同强度的电流,来控制阻尼力的大小。经过Matlab-Simulink进行落震仿真验证,并与基于活塞相对速度的一维经典PID控制器的控制效果对比,所设计的模糊控制器具有结构简单、品质高、鲁棒性强,能够有效减少缓冲器的峰值载荷,提高缓冲器效率。     

飞机起落架缓冲性能分析、试验、设计一体化技术

 提出了一种飞机起落架缓冲性能分析、试验、设计一体化的工程方法。利用起落架落震试验结果,自动识别缓冲器空气压缩多变指数和油孔流量系数等不可测参数,以便建立准确的起落架数学模型;并在此基础上对缓冲器充填参数和油孔尺寸进行优化设计,使得起落架着陆最大冲击载荷达到最小。试验验证结果表明,该方法是成功且有效的。     

滑撬式起落架动力学设计与仿真

针对某型号飞机滑撬式起落架设计要求,提出了滑撬式起落架动力学设计的一般思路。论文首先根据该型飞机总体性能参数指标要求选择了起落架及其缓冲器的基本形式,并进行了初步设计;随后,建立了该型飞机着陆分析有限元模型,开展了该型飞机着陆冲击非线性动力学仿真;针对各种不同的典型着陆情况进行仿真,根据分析结果对结构设计进行调整,并进行强度校核;在多轮设计调整后,仿真结果显示所设计的起落架满足着陆回收总体性能指标要求,最终确定了起落架结构详细尺寸。     

直升机起落架着陆载荷及参数影响分析

建立了直升机起落架着陆时的动力学分析模型,对起落架冲击载荷进行了动态仿真。计算分析了着陆下沉速度、旋翼拉力系数、轮胎压力及缓冲支柱通油孔面积等参数对起落架冲击载荷的影响。结果表明,直升机下沉速度提高时,起落架参数应作相应调整以降低冲击载荷。     

支柱柔性对起落架缓冲器摩擦力的影响

旨在通过缓冲支柱柔性对起落架缓冲器摩擦力的影响研究,为起落架缓冲器摩擦力建模方法和柔性起落架防卡滞设计提供技术指导。伴随着超高强度钢的逐步应用,刚度问题成为起落架设计中日益突出的矛盾问题,传统的缓冲支柱刚性假设可能并不适用于一些新类型起落架的分析。本文结合某无人机飞行试验中出现的主起落架缓冲器卡滞问题,首次建立了考虑支柱柔性影响的起落架缓冲器摩擦力模型,计算了最严重工况下的摩擦力值,并与缓冲支柱刚性假设计算得到的摩擦力值进行了对比分析。分析表明在考虑支柱柔性和理想平面滑动轴承约束的情况下,摩擦力大小为原来的6倍,缓冲器发生卡滞。分析了平面滑动轴承的实际约束情况,提出了轴承支承变形协调系数的概念,并分析了其与摩擦力和卡滞的关系,进而研究了支柱外筒和活塞杆刚度对于缓冲器摩擦力的影响。研究表明在变形协调系数不小于0.53时,缓冲器发生卡滞;适当改变活塞杆和外筒的刚度使其相匹配可以降低缓冲器的摩擦力。     

一种自适应双腔缓冲器动力特性研究

建立了一种基于弹簧自适应控制油孔面积的双气腔双油腔缓冲器动力学模型和分析方法，同时也建立了一种三维摇臂式起落架着陆动力学模型。对某飞机起落架着陆缓冲性能进行了计算分析，并进行了落震试验验证，结果证明了建立的动力学模型和分析方法是正确的，并已成功地应用于工程。     

基于粘弹性杆的摇臂式起落架着陆响应分析

摇臂式起落架作为起落架的重要形式,对其进行着陆响应分析可为起落架缓冲性能评估提供理论依据和参考。应用粘弹性杆建立摇臂式起落架结构动力学简化模型,并采用MATLAB程序建立线性与非线性摇臂式起落架数值求解模型;应用ANSYS/LS-DYNA显式动力学求解技术进行起落架着陆响应分析;对比研究起落架上端节点的载荷历程曲线、位移历程曲线及输出功量曲线。结果表明:着陆过程中载荷曲线和位移曲线收敛过程较短,曲线较为平滑,说明着陆过程较为平缓;从功量曲线的吸能面积比率可知缓冲器的吸能效率较高。研究结果对起落架系统缓冲性能的初步分析以及机身连接处接头细节设计的载荷输入具有积极的参考价值。     

某型无人机主起落架缓冲器设计及仿真分析

根据某型无人机总体方案的设计要求在初步设计出的起落架缓冲器结构与缓冲器主要初始充填参数的基础上,利用MSC公司开发的虚拟样机技术软件ADAMS建立起该型号无人机的主起落架缓冲器数值模型,对模型进行了仿真分析,将仿真结果与经验公式计算值进行比较,两者一致性较好,表明模型建立比较准确。接着依据缓冲器优化准则通过仿真测试对影响起落架缓冲性能较大的阻尼油孔进行优化设计,在有效提高缓冲器缓冲效率的基础上,得到了最佳的阻尼油孔面积。为我国在无人机起落架设计中应用虚拟样机技术提供了方法参考。     

民用飞机起落架缓冲器选型与对比分析研究

以民用飞机前起落架和主起落架为研究对象,首先运用Delphi和SQLServer开发了民用飞机缓冲器参数设计程序,计算了前起落架采用单腔定油孔型式和单腔变油孔型式、主起落架采用单腔定油孔型式和双腔定油孔型式的缓冲器的设计参数;然后基于ADAMS/Aircraft模块分别建立了前起落架和主起落架的虚拟样机,并进行落震仿真分析,仿真结果符合要求;最后通过仿真结果进行起落架缓冲器不同型式的对比分析。研究结果表明：单腔变油孔型式较单腔定油孔型式提高了缓冲器的缓冲效率、双腔定油孔型式较单腔定油孔型式在大的下沉速度下降低了缓冲器的过载。     

半主动控制起落架缓冲性能初步研究

建立了半主动控制起落架缓冲动力学数学模型,模型中流量系数是油孔等效面积、流量或压差的函数,不再是固定值,而是变量.利用定油孔起落架的落震试验对该模型进行了校验.设计了两个简单控制律,第一个控制律按传统变油孔设计准则给定,第二个控制律按给定吸收功量时峰值载荷最小的准则设计.通过数字仿真对这两种控制律下的起落架和被动式起落架的缓冲性能进行比较.结果表明,半主动控制在提高起落架缓冲性方面有较大潜力.     

月球着陆器软着陆状态跳跃半主动控制

 将磁流变阻尼器应用到月球着陆器着陆机构中,进行减震与缓冲。考虑到着陆初始姿态角的不定和月面斜角的未知,建立起着陆器软着陆动力学模型。基于磁流变液在高速流与长冲程时的阻尼特性,分析了磁流变阻尼器的力学特性。应用安全角面的概念定义安全着陆所要求的着陆初始姿态角与月面斜角之间的关系,建立状态跳跃控制策略,实现软着陆半主动控制。通过与某型被动控制的着陆器进行对比分析,研究了半主动控制。研究结果表明：当允许的最大加速度响应不超过8g时,磁流变半主动状态跳跃控制的安全角面为理想安全角面的0.977 4,是被动控制安全角面的4.2倍,最大加速度变化的相对标准差为被动控制的0.59;而且当着陆初始姿态角以及月面斜角很大时,月球着陆器姿态角变化少,保证月球着陆器平稳着陆。     

垂直着陆中直升机旋翼动力学行为研究

提出了直升机垂直着陆撞击激起旋翼扰动的动力学模型,为预估粗暴着陆时起落架载荷和旋翼液压阻尼器轴向速度幅值给出了一种数值模拟方法。以弹性轴承旋翼直升机为例,对垂直着陆时直升机机体、起落架、旋翼桨叶及阻尼器的动力响应进行了数值模拟,分析了着陆撞击引起机体和旋翼扰动的力学机理,可知在起落架触地后的第1个振荡周期中,各片桨叶将经历其不同的摆振幅值,并激起旋翼摆振后退型响应。着陆撞击引起桨叶的大扰动,将冲开阻尼器的定压安全活门,严重降低其等效阻尼。随机着陆时,起落架触地速度及过载系数、旋翼挥舞及摆振幅度和阻尼器速度峰值等动态参数由于着陆时机体的姿态角及角速度不同呈现很大的分散性,其分散性与着陆高度有关。     

飞机起落架扭力臂受力新概念

依据实践中发生的问题,对前苏联传统的起落架扭力臂受力分析理论提出疑议。经过理论推导,建立了飞机起落架扭力臂受力新概念。指出扭力臂承传外力扭矩时,本身既受弯又受扭。当缓冲器行程很小时以受扭为主导;当缓冲器行程很大时,以受弯为主导。缓冲器行程能改变扭力臂的受力性质。 前苏联传统观念认为扭力臂本身以受弯、剪的形式承受外力扭矩的理论是不对的,它不能解释实践中所发生的问题。 按新的观念,认为S型飞机起落架扭力臂外场裂纹,是由于扭力臂刚度较弱抗扭能力较差,在缓冲器行程非常小的着陆撞击及着陆振荡情况的交变载荷作用下,发生扭转疲劳产生的。对其它实践中的问题也能给予科学的解释。 文章最后提出了对起落架侧向偏心距较大的扭力臂设计应提高抗扭刚度,增强抗扭能力。     

模糊PID控制对轮橇式起落架飞机滑行减振的影响研究

飞机在地面滑跑过程中产生的振动严重威胁着飞机起降安全。针对新型轮橇式起落架飞机在滑行时受到地面随机激励而产生剧烈振动的问题，本文在多体动力学软件LMS Virtual.Lab Motion中建立了轮橇式起落架飞机全机着陆滑跑动力学模型，基于高斯白噪声经典随机过程建立随机道面激励模型，在MATLAB/Simulink中设计了半主动控制缓冲器，通过LMS Virtual.Lab Motion与MATLAB的联合仿真方法，分析对比了缓冲器被动减振、半主动PID控制和半主动模糊PID控制三种控制律作用下轮橇式飞机的滑行振动特性。研究结果表明，所设计的模糊PID半主动控制缓冲器，能够有效减小机体垂向振动位移和垂向载荷，并且可消除飞机刹停后的动态误差，使飞机更快达到静止状态。通过多工况仿真验证了该控制方法的适应性和有效性。     

基于磁流变阻尼器的转子系统振动随动控制

针对大型旋转机械通过临界转速时振动过大的问题,搭建了转子系统实验台,实验台保持原本的支撑形式,并安装磁流变阻尼器,实验研究不同工况下磁流变阻尼器对转子系统振动的影响规律.结果表明:磁流变阻尼器可以有效抑制转子系统临界转速附近的振动,降幅可达90%.根据实验结果提出一种以振幅为反馈控制参数的随动控制方法,对转子系统的振幅变化进行追踪,根据振幅实时调节磁流变阻尼器电流,在线抑制振动.结果表明随动控制可以随着转子系统振动变化而在线改变控制电流,使转子系统振动稳定在目标值附近,实现了转子振动的自动调控.      

宽体飞机前主轮协同转弯主轮控制策略设计

飞机在进行地面转弯过程中，机场道面不平、侧风等环境因素可能导致主起落架转向轮的实际转角与理论转角不符，引起前轮转角和两侧主轮转角关系不匹配，增大轮胎侧向力，主起落架受到的扭矩增加。针对上述问题，提出两侧主轮独立控制的飞机地面转弯控制策略和基于内侧主起落架转向轮为主导对象，外侧主起落架转向轮为从动对象的主从控制策略以及实时转弯角度控制算法。建立基于弹性轮胎的飞机地面转弯模型，计算飞机地面转弯时的主起落架总扭矩。通过MATLAB设置不同主轮转角偏差，对两侧主轮的独立控制策略和主从控制策略下的主起落架总扭矩进行对比，发现前者能更有效降低飞机主起落架扭矩，增加飞机地面转弯安全性以及减小起落架设计难度。     

大展弦比无人机抗侧风着陆控制研究

大展弦比无人机进场着陆过程中速度较低,对侧风十分敏感,是飞行过程中控制最复杂的阶段之一.通过分析侧风条件对样例无人机着陆过程的影响,提出了通过优化设计着陆轨迹线、控制空速以及完善纵横向控制策略的方法来改善侧风条件下大展弦比无人机自动着陆的控制品质.仿真结果表明,所设计的自动着陆轨迹线合理,控制策略完备,控制律品质良好,满足样例无人机在侧风条件下自动着陆控制的设计要求.     

自组织模糊解耦控制在飞机着陆中的应用

为了更好地控制飞机的着陆飞行，采用模糊推理的方法，实现飞行高度和飞行速度的解耦控制。所设计的自组织模糊控制器，其模糊控制规则用解析形式进行描述，并通过修正因子的在线调整而改变，适应了系统响应的过程。同时，通过削弱量化误差以及在点附近引入PI补偿控制器，提高了系统的动态、静态性能指标。