大上翘机身后体设计方法

 在具有大上翘角的运输机机身后体设计中,目前国际上多以上翘角、长细比、收缩比和扁平度4种主要几何参数作为机身后体的设计原则。以国际上3种典型运输机为研究原型,构造了3种大上翘后体机身模型,采用计算流体力学(CFD)方法,研究了3种机身的阻力与绕流特性,综合分析了上翘角、长细比、收缩比和扁平度4种几何参数对机身阻力和绕流特性的影响及其描述大上翘后体形状对阻力特性影响的适用性。研究结果表明：仅占总阻力15％～20％的压差阻力决定机身的阻力特性,机身减阻应从减小压差阻力入手;后体截面形状是影响压差阻力的关键因素,而扁平度不能准确完整地描述后体截面形状对压差阻力的影响,采用近圆度及其沿机身轴线的变化描述后体截面形状的影响更为合理。提出了应以上翘角、长细比、收缩比、近圆度和近圆度沿机身轴线的变化率5种参数为主作为大上翘机身后体设计原则。     

下单翼飞机主起落架舱补强结构设计与分析

主起落架舱(以下简称主起舱)位于主起落架所在的机身腹部翼身开口处,该区域连接结构复杂,是飞机外部载荷、应力集中、疲劳问题最为严重的区域,是机身载荷传递实现平衡的必经区域。主起舱的补强与一般机身开口补强不同,一方面要能够有效缓解开口应力集中,另一方面要参与外翼、主起落架与机身之间的传力以降低周围结构应力。补强结构设计的好坏直接影响翼身传力和主承力结构设计,通过主起舱补强结构进行力学和有限元对比,分析说明下单翼飞机主起舱补强方案。     

机身上翘后体绕流与阻力分析

基于N－S方程数值计算研究了九个机身上翘后体在零迎角、高亚音速时的绕流与其阻力之间的关系。结果表明，后体在零迎角时存在三种流型：随着流型、分离涡流型和底部分离流型；影响阻力最大的几何参数是后体收缩比，其次是上翘角；收缩比ηA较大时（如ηA≥0．5），会产生很大的底阻；上翘角增加则使压差阻力迅速增大。当收缩比ηA减小的（即尾部较尖）使底部分离引起的粘性压差阻力大大减小，从而可实现最小的后体阻力。因此，首先选择较小的ηA排除底部绕流分离流型的出现、再选择适中的上翘角是上翘后体设计的一项重要原则。     

运输类飞机弹射起飞动力学特性分析

根据运输类飞机弹射起飞特点,建立了运输类飞机、舰船和风场等数学模型,着重介绍了能够反映飞机和舰船间多体动力学关系的起落架模型、弹射器和舰船运动模型的建模方法;开展了运输类飞机弹射起飞动力学特性研究,重点分析了起飞重量、升降舵预置偏度、甲板运动、前起落架突伸等因素对弹射起飞的影响,以期为运输类舰载机的设计和飞行试验提供技术支持.     

运输机大上翘机身后体参数影响研究

采用CFD方法研究了外形差异较大的三种大上翘后体机身的阻力与流动特性,分析了不同后体形状及几何参数的影响。压差阻力虽仅占机身总阻力的15~20%,但却决定总阻力的大小。在上翘角和长细比接近的情况下,扁平度是影响流动分离和压差阻力的主要因素。给出了后体设计的参数选择及应采取措施。     

基于UG软件的起落架收放机构运动仿真分析技术研究

起落架是飞机的重要组成部分,主要用于保证飞机起飞、着陆、滑行和停放,吸收飞机在着陆及地面运动时产生的撞击、跳动以及摆振能量,改善飞机的起飞和着陆性能.在过去,由于飞机的飞行速度低,对飞机气动外形的要求不十分严格,当飞机在空中飞行时,起落架暴露于机身之外.随着飞机飞行速度的不断提高,飞机的阻力随着飞行速度的增加而急剧增加,这时,暴露在外的起落架就严重影响了飞机的气动性能,阻碍了飞行速度的进一步提高.以最小的重量和最小的贮存空间来满足飞机的性能要求是起落架设计人员的主要任务之一.由于对起落架在整个运动过程中的空间位置以及起落架在收放过程中的包络空间无法做出精确的事先估计,在飞机总装时常常出现零件间干涉,达不到预期的设计效果而需不断修正.起落架与飞机总体间的协调主要靠制造样件反复测量和修正,这种设计方法周期长、效率低且成本昂贵,已经很难适应新型飞机起落架的研制需求.     

大型飞机的多轮式起落架总体布置研究

本文简要介绍了大型飞机起落架的布置形式、起落架的特殊设计要求和起落架纵向横向位置总体布置原则,并着重针对IL-76、An-70、C-17和A400M4种大型运输飞机因采用不同的主起落架和机轮布置形式,对飞机货舱地板高度,机身最大横截面积,飞机漂浮性等几方面所产生的不同影响进行了分析比较。     

机体弹性对起落架载荷影响分析

基于ADAMS软件建立了不同起落架布局的含弹性机体的全机多体动力学模型,进行了全机着陆仿真分析,研究了不同起落架布局的飞机机体弹性对起落架地面载荷的影响:对大多数机翼起落架布局的飞机,机体弹性减缓了起落架载荷;而对于机身起落架布局的飞机,考虑机体弹性后,起落架载荷有可能增大,也有可能减小。不同的飞机构型、不同的缓冲器参数,机体弹性的影响规律可能会有不同,需要根据具体情况作具体分析,因此,在起落架地面载荷的设计过程中,考虑机体弹性的影响有重要意义。     

某型飞机前起落架回中凸轮故障分析和改进措施

推导了某型飞机前起落架回中凸轮最小压力角和最大压力角的计算公式。通过与其同类型飞机前起落架凸轮压力角的比较,指出某型飞机前起落架凸轮刚开始使用的时候,上、下凸轮接触面比较光滑,其摩擦系数比较小,此时实际压力角大于最小压力角,凸轮可以顺利回中;使用一段时间后,凸轮发生了磨损,表面粗糙度升高,上、下凸轮之间的摩擦系数增大,所需最小压力角相应增大;当凸轮之间的摩擦系数增大到一定程度后,回中所需的最小压力角将大于实际压力角,导致凸轮不能回中。但是,当凸轮的压力角增大,摩擦力也相应的增大,对上、下凸轮的磨损也增大,导致摩擦系数增大;当转弯作动筒驱动力不足以克服上、下凸轮之间的摩擦力和下部构件的重力而使凸轮转动时,前起落架操纵转弯将会变得困难。在不改变某型飞机前起落架缓冲性能的前提下,适当加大了凸轮的设计压力角,解决了前起落架凸轮不能回中的问题,并且前起落架可以顺利操纵转弯。     

大型飞机前起落架摆振仿真分析

飞机前起落架的摆振是飞机在地面滑跑时产生的一种有害的自激振动。基于多体动力学理论,建模时运用点线耦合的方法处理起落架缓冲器的柔性化问题。采用子结构模态法建立刚柔耦合模型,考虑了起落架结构的弹性以及机体的刚性运动。通过线性化计算得出前起落架的典型模态,并对模型进行了校验,给出了以飞机速度和临界防摆阻尼系数组成的飞机摆振稳定区域图,研究了前起落架柔性、机体重心设置和机身刚体运动对摆振稳定性的影响。结果表明,前起落架结构柔性对摆振稳定性影响较大,且在低速滑跑时的影响更为突出;飞机重心后移,有利于提高摆振稳定性;机身刚体运动对于前起落架摆振的影响不可忽略。     

Whole-process design and experimental validation of landing gear lower drag stay with global/local linked driven optimization strategy

Landing gear lower drag stay is a key component which connects fuselage and landing gear and directly effects the safety and performance of aircraft takeoff and landing. To effectively design the lower drag stay and reduce the weight of landing gear, Global/local Linked Driven Optimization Strategy (GLDOS) was developed to conduct the overall process design of lower drag stay in respect of optimization thought. The whole-process optimization involves two stages of structural conceptual design and detailed design. In the structural conceptual design, the landing gear lower drag stay was globally topologically optimized by adopting multiple starting points algorithm. In the detailed design, the local size and shape of landing gear lower drag stay were globally optimized by the gradient optimization strategy. The GLDOS method adopts different optimization strategies for different optimization stages to acquire the optimum design effect. Through the experimental validation, the weight of the optimized lower dray stay with the developed GLDOS is reduced by 16.79% while keeping enough strength and stiffness, which satisfies the requirements of engineering design under the typical loading conditions. The proposed GLDOS is validated to be accurate and efficient in optimization scheme and design cycles. The efforts of this paper provide a whole-process optimization approach regarding different optimization technologies in different design phases, which is significant in reducing structural weight and enhance design precision for complex structures in aircrafts.     

基于直升机地面共振要求的起落架刚度及阻尼优化设计

为给出满足直升机地面共振稳定性要求的起落架刚度及阻尼的优化设计方法,首先构造机体无阻尼时其非稳区的模态阻尼比函数,据此给出机体模态非稳区临界转速的计算方法,结合与旋翼摆振后退型模态共振转速下机体模态阻尼比的计算方法,给出了满足地面共振稳定性的机体固有频率及阻尼要求。然后,根据支持在起落架上的机体自由运动模型,建立机体模态频率及阻尼与起落架刚度及阻尼的关系,从而给出满足直升机地面共振稳定性的起落架刚度及阻尼要求。最后,基于上述稳定性要求,在满足着陆缓冲性能要求的起落架刚度及阻尼范围内,以减小起落架需用阻尼且增大机体最小模态阻尼比为优化目标提出了对其刚度及阻尼进行优化设计的方法,并通过对某型直升机4种不同重量重心状态下的起落架刚度及阻尼进行优化验证了该方法的可行性。     

直升机着舰起落架动态响应

舰载直升机着舰过程复杂。与地面降落相比,舰面的不稳定气流使得直升机姿态难以保持,下降的速度更大,且由于直升机通常都是单轮着舰,导致起落架载荷很大。为了研究直升机在不同条件下着舰时起落架的动态响应,建立了机体/起落架/舰船耦合模型,将着舰过程中直升机的运动和舰船的运动联系起来,通过仿真计算得出起落架的动态响应。仿真计算结果表明:直升机着舰质量越大,起落架压缩量和载荷越大;直升机低头着舰会导致前起落架载荷显著增大;直升机着舰下沉速度过大会导致着舰载荷急剧增大,可能会对结构造成破坏。     

弹性机体起落架的动态性能仿真分析

 通过建立弹性机体的等效模型,导出了系统的运动微分方程;并在ADAMS/Aircraft环境中建立了虚拟样机,仿真出具有弹性机体的飞机着陆时的动态响应。仿真结果显示出弹性机体能起到吸收和耗散能量的作用,吸收了缓冲器功量的6.5%,并可以适当减轻着陆时的侧滑过载。对考虑弹性机体起落架系统进行了研究分析,得出机体的低阶弹性模态起到提高飞机起落架缓冲器效率的作用。该设计方法能够减小轮胎和缓冲器的受载,延长起落架寿命。此外,对传统起落架缓冲器设计准则进行了完善。     

三维机身起落架着陆冲击力学模型

 本文根据起落架系统的几何、运动学及动力学特性,推导出目前广泛使用的三维机身式起落架,并具有柔性支柱系统的着陆冲击力学模型。并对其初始条件、对称着陆及不对称着陆情况作了动力学分析。     

先进复合材料在直升机起落架上的应用探讨

随着复合材料在直升机机身结构上越来越广泛的应用，航空工程师们也非常关注先进复合材料在起落架结构上应用的可行性。本文从先进复合材料的基本性能入手，结合国外的研究现状，就先进复合材料在起落架具体结构的应用进行有益的探讨。     

民用客机后机身外形设计研究

CC-200是一款单通道、中程大型民用客机。CC-200民用客机具有大展弦比、小后掠角、相对较低的巡航速度等技术特点。CC-200的后机身的外形长度为6.458 m,上掠角为12°,与地面水平线的最小间隙值为0.15 m。后机身外形及其它部段的外形采用CATIA V5软件建立了三维数模,后机身采用ESDU 80006和ESDU7011中的方法进行阻力增量的计算、评估。计算表明,在机身迎角一定的情况下,后机身阻力增量随着上掠角的增大而增大。     

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。     

舰面状态直升机机体在起落架上的固有频率分析

针对起落架缓冲支柱和轮胎的非线性特性,应用等效线性模型,提出一种预估刚性机体在弹性起落架上的固有频率计算方法。利用缓冲支柱和轮胎的刚度和阻尼试验数据,采用循环迭代方法计算了机体耦合振动的固有频率;分析了直升机重量、旋翼拉力、舰面运动状态、舰面风力等因素对机体模态固有频率的影响。对最不稳定的机体侧向二阶模态而言,最大设计重量和大升力状态时其固有频率最低,与最小重量、零升力状态相比其稳定转速余度减少约133 r/min;文中假设的舰面运动状态和舰面风力对机体模态的固有频率影响很小,而采用纵、横侧向独立的简化模型来预估机体模态固有频率具有足够的精度。