着陆缓冲气囊的无反弹设计方法研究

着陆缓冲气囊发生反弹将造成系统姿态不可控、二次冲击等危害,针对排气型着陆缓冲气囊系统易发生反弹的问题,提出了一种着陆缓冲气囊的无反弹设计方法。首先给出了6种不同形状气囊的缓冲过程变形假设,并基于牛顿第二定律和热力学方程建立了气囊系统的动力学解析模型;然后采用该模型以无反弹为约束条件对着陆缓冲气囊进行优化,实现了气囊的无反弹设计。运用此方法对圆柱形气囊进行无反弹多目标优化,得到了有效载荷最大冲击加速度更小、触地速度更小,且缓冲过程无反弹的气囊模型;优化前后气囊模型的解析计算结果与有限元仿真结果一致性好,表明所建解析模型合理,精度较高,验证了所提方法的有效性。     

斜向弹性支撑飞船座椅缓冲性能

当出现具有较大水平速度的斜冲击着陆工况时,飞船座椅头盆向冲击过载可能危及航天员生命安全。在现有的胸背向着陆冲击过载缓冲机构的基础上,引入座椅斜向弹性支撑模型,建立了斜向弹性支撑座椅缓冲系统的动力学模型。对具有较大水平速度的斜冲击着陆工况的仿真结果表明,相比于现有的铰接支撑缓冲系统,适当参数组合下的斜向弹性支撑座椅缓冲系统能有效降低航天员头盆向冲击过载且不增加胸背向冲击过载;综合支撑角度、刚度和阻尼各个参数影响规律,可以得到优化的座椅设计方案。     

着陆工况对月球着陆器着陆缓冲性能影响分析

复杂的着陆工况对月球着陆器缓冲机构的工作可靠度影响很大。基于典型的四腿式月球着陆器建立月面着陆过程动力学仿真模型,构造了二阶响应面等效分析模型进行敏感度分析,分析了着陆工况各组成因子对着陆器缓冲机构缓冲性能的影响,发现对缓冲性能影响显著的工况因子有足垫与月面摩擦系数、竖直速度、沿z轴方向水平速度、等效月面坡度及绕y轴转角。通过蒙特卡洛模拟研究了工况因子取值对缓冲性能的影响,并通过贝叶斯公式计算了可控着陆工况因子不同取值时的缓冲可靠度。研究发现,采用光滑足垫及降低关闭发动机时着陆器距月面的高度可以提高着陆器的着陆缓冲可靠度。     

起落架缓冲系统参数优化设计

 同时考虑了起落架缓冲系统性能对飞机着陆和滑行过程中的影响,从改善飞机地面滑行动态响应特性出发,在满足着陆撞击等约束条件下,提出并建立了起落架缓冲系统参数优化设计的方法和模型,并以主起落架缓冲系统优化设计为例,具体讨论了优化过程和结果。实例计算表明,利用本文方法将有效地改善起落架缓冲系统性能。     

拦阻钩触舰反弹动态分析及缓冲性能研究

首先建立了舰载机滚转时拦阻钩触舰碰撞和反弹过程的动力学模型。讨论了碰撞过程中飞机滚转角、下滑角的影响,分析了反弹过程中,拦阻钩缓冲器初始充气压力和油液阻尼孔大小对缓冲性能的影响。结果表明,随着滚转角的增大,拦阻钩横向受力骤增;随着飞机下滑角的增大,其弹起角速度和所受冲量呈线性增加。缓冲器油孔的缩小和充气压力的增大能减小拦阻钩的弹起高度和回落时间,改善其拦阻性能。     

载人飞船返回舱气囊缓冲多目标优化设计

以优化载人飞船气囊缓冲综合性能为目的,建立了载人飞船环形组合气囊缓冲过程的简化模型,以最大过载、终端触地速度、气囊初始充气质量为目标函数建立了多目标优化模型,采用多目标遗传算法进行求解。计算结果表明该方法能在有效降低终端触地速度的同时,兼顾最大过载及气囊初始充气质量,从而达到气囊缓冲综合性能优化的目的。     

月面低空飞行器着陆缓冲机构设计与仿真分析

针对月面低空飞行器要求兼顾着陆和越障缓冲的需求,将月球车轮式移动机构与磁流变缓冲器结合,设计了一种可重复使用的新型着陆缓冲机构。建立了飞行器整机动力学仿真模型,对月面着陆及不同越障工况下的移动探测进行了仿真分析,验证了该缓冲机构的着陆缓冲和平稳移动探测的性能。分析结果表明,该着陆缓冲机构能保证月面低空飞行器在月面安全着陆以及平稳移动探测,可为相关设计提供参考。     

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。     

基于能量法的起落架落震试验评定准则

为通过理论分析建立一套用于起落架落震试验评定的基本准则,提出了一种使用起落架缓冲系统设计要求或其等效形式进行落震试验评定的方法,并从能量分析的角度给出了适用于陆基飞机起落架落震试验评定的统一设计要求。对于在落震试验中无法直接验证的耗能设计要求,通过能量等效的方法,研究了不同落震试验方法中的等效形式。对于仿升法落震试验,提出了利用反行程阻尼系数进行耗能评定,并建立了反行程阻尼系数与缓冲系统消耗能量之间的函数关系。在此基础之上,结合正反行程时间的限制条件,给出了耗能极值问题的计算方法。对于减缩质量法落震试验,建立了缓冲系统耗能系数和机轮不跳离地面之间的联系,研究了随过载增大实现机轮不跳离地面的可行性。最后,研究了两种落震试验方法的能力范围,并给出减缩质量法和仿升法等效的条件。     

基于LS-DYNA的气垫式起落系统落震性能仿真

缓冲性能是气垫式起落系统的一个重要功能,基于以某型地效飞行器为背景的气垫式起落系统方案设计,建立了气垫式起落系统落震仿真模型.利用有限元理论和LS-DYNA仿真平台对气垫式起落系统缓冲性能进行仿真分析.结果表明气垫式起落系统在落震过程中未出现反弹,气囊最大压缩位移为1.015 m,小于允许最大压缩位移1.502 m;整个落震过程出现的最大过载为2.87 g,小于允许最大过载3 g.验证了气垫式起落系统在落震过程中缓冲行程及缓冲性能满足要求.     

飞机对称着陆及滑跑仿真分析

主要建立了全机和支柱式起落架缓冲支柱的数值模型,并进行了着陆和滑跑仿真计算。建模主要考虑了缓冲支柱的初始压力、初始容积、油孔面积、活塞面积、缓冲支柱行程等参数。同时给出了飞机在对称着陆和滑跑时的运动学公式,推导了缓冲支柱和轮胎垂直力的计算公式。建立了数值模型并进行着陆和不同跑道的滑跑仿真计算,这对飞机设计和指导起落架试验具有一定工程实用价值。     

基于ADAMS/Aircraft的大型飞机起落架动态性能仿真分析

首先利用ADAMS/Aircraft建立了支柱式起落架虚拟样机模型及全机虚拟样机模型,对建立的起落架缓冲系统进行了受力分析。应用以上建立的模型,分别进行了主起落架落震仿真试验和全机着陆动力学仿真试验,并分析了仿真试验结果。仿真结果表明所设计的起落架能够满足飞机着陆性能的要求。     

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。     

飞机拦阻钩碰撞动力学和拦阻钩纵向阻尼器性能

 在考虑舰载机降落平台纵摇和横摇的基础上,建立了飞机拦阻钩六自由度碰撞反弹模型,得到了拦阻钩接触道面后反弹的动力学性能。分析了航母纵摇和横摇下拦阻钩碰撞反弹成因,并分别考虑了纵摇角和横摇角对拦阻钩反弹角速度及机身与道面给予拦阻钩碰撞冲量的影响;研究了拦阻钩碰撞后的反弹位移,在考虑拦阻索能顺利上钩的前提下,分析了拦阻钩纵向阻尼器的缓冲阻尼特性。结果表明：因航母横摇,碰撞后拦阻钩出现了左右的反转角速度及碰撞冲量;拦阻钩反弹后在自身重力作用下不能使拦阻索顺利上钩,在加入纵向阻尼器情况下,拦阻钩第1次反弹高度及回落时间均满足拦阻索上钩的条件。     

组合型气囊参数对缓冲特性的影响分析

为分析用于大载重回收任务的组合型气囊的参数对缓冲特性的影响,利用动力学方程和气体热力学基本方程建立了组合型气囊缓冲过程的动力学模型。以某大载重回收系统为算例,模拟气囊缓冲过程,研究了排气口尺寸、排气口开启时机、气囊初始充气压力和内囊高度对缓冲特性的影响。最后,针对排气口直径、主气囊初始充气压力和排气口开启时机3个参数提出改进方案,通过改进前后两组方案缓冲特性曲线对比验证所提出方案的有效性。研究结果可以为大载重回收用组合型气囊初期的参数设计及缓冲试验提供指导,从而减少试验次数、缩短开发周期。     

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.     

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。     

深空探测着陆器数字化设计及着陆性能影响因素

以对称分布四腿悬架式月球着陆器为研究对象,建立了着陆器软着陆过程六自由度动力学模型并改进了月壤摩擦系数模型;在以上动力学模型基础上,以月球着陆器为例编制了着陆器软着陆六自由度动力学分析程序,利用该程序分析了探测器全机月面软着陆性能,重点研究了动力学模型中的月面等效弹性系数、月面摩擦系数和月面倾斜角度等参数对探测器着陆性能的影响。研究表明上述影响因素对着陆器着陆缓冲性能影响显著,通过对以上参数的合理选择可以有效缓解月球探测器月面软着陆的着陆冲击过载。     

跪式起落架结构参数对直升机滚转模态频率影响的研究

铰接式单旋翼直升机的滚转模态是影响地面共振最关键的模态。文章针对跪式起落架结构和力的非线性特点,计算了起落架轮轴垂向力与缓冲支柱轴向力的传递系数。利用缓冲支柱及轮胎的静压缩试验数据,采用迭代计算的方法进行了全机地面平衡计算。基于刚度和阻尼等效计算原则,提出了跪式起落架系统的等效刚度和等效阻尼计算方法。通过对UH-60直升机仿真计算可知,摇臂外撑一定角度、缓冲支柱及轮轴长度增加、缓冲支柱与机身连接点下移能够不同程度的提高机体滚转模态频率。若将摇臂撑开30°,缓冲支柱伸长0.2 m,轮轴伸长0.2 m时,机体滚转模态频率可从3.54Hz提高到4.35Hz,比设计改进前提高了22.8%。通过改进起落架结构参数设计提高机体滚转模态频率,能够有效改善直升机的地面共振特性。     

微振动隔振器动态阻尼系数的测试方法

阻尼系数的确定对于隔振设计非常重要。针对大阻尼黏性流体微振动隔振器,提出一种确定三参数模型阻尼系数的机械阻抗等效理论与测试方法,将三参数模型简化为等效的便于试验测试的两参数隔振模型。将由自行设计的试验系统测量得到的阻尼系数和刚度系数输入到ADAMS仿真模型中,得到等效阻尼系数,并与直接采用迟滞环法得到的隔振器的等效阻尼系数进行对比分析。研究结果显示,两种方法得到的结果具有良好的一致性,证明了本文方法的可行性和可用性。本文方法还可得到以往传统方法难以得到的动态阻尼系数随频率的变化规律,对于隔振设计具有重要的参考价值。由于提出简化的等效模型,使得隔振器阻尼系数的测试更加快捷方便,本方法可推广应用于具有更多参数的隔振器阻尼系数的测量。