飞机起落架系统摆振动力学研究进展

摆振是起落架支柱侧向运动与围绕支柱的扭转运动相互耦合产生的自激振动,对飞机地面滑行的操纵性与安全性等具有很大的危害,是起落架系统设计中重点关注的动力学问题之一。摆振主要有“轮胎型”和“结构型”2类,可以采用动力学理论建模、多体动力学数值分析与全尺寸物理试验等方法对起落架系统的摆振特性进行研究,已发展了线性与非线性理论建模方法和数值工具,建立起了起落架摆振试验系统,也开展了全机瞬态激励下的滑跑稳定性试验。为防止摆振问题的产生,在认识摆振机理的基础上,研究者广泛而又深入地研究了起落架设计参数、轮胎参数、机体特性等对滑跑动响应与稳定性的影响,在获得各种设计参数对起落架摆振稳定性影响的基础上,发展了摆振动力学优化设计方法和智能器件与半主动/主动控制的摆振抑制方法,并开展了试验验证或装机演示验证。结合未来飞机平台的发展和起落架技术的创新,对起落架摆振动力学问题的未来发展方向进行了展望。     

油液压缩性对飞机摆振特性的影响

为了研究飞机减摆器中油液压缩性对摆振稳定性的影响,以某型无人机前起落架为研究对象,在建立液压缸压力微分方程的基础上,采用LMS Imagine.Lab AMESim建立飞机减摆器液压模型,利用该模型对减摆器动态阻尼特性进行仿真分析。基于多体动力学理论,采用LMS Virtual.Lab Motion建立前起落架摆振动力学模型。联合上述两种模型进行飞机滑跑虚拟试验,得到不同油液压缩性时飞机摆角的动态响应曲线。结果表明:当油液含气量从0.05%增大到0.50%时,功量图面积减少了44%,增大油液含气量极大地减小了减摆器的阻尼性能,尤其是在小振幅、低频率的工况下;摆振稳定性对油液的压缩性相当敏感,不太大的油液含气量(大于0.19%)足以使摆振不稳定。     

飞机主起落架机轮摆振分析

针对××型飞机主起落架上、下扭力臂之间装有附加阻尼器的特殊方案,分析了主起落架机轮摆振问题,讨论了各种参数的变化对防止摆振的作用,结果表明附加阻尼器对防止摆振的必要性和有效性。同时,又对该型飞机采用4轮小车式主起落架的改型方案,验证了去掉原来附加阻尼器的合理性。     

国内外起落架摆振研究进展及工程防摆设计的若干思考

飞机起落架的摆振严重影响着乘员的舒适度以及机体、起落架的使用寿命,因此起落架摆振是飞机结构动力学的重要研究课题之一。从摆振的最初理论基础出发,全面阐述了摆振产生的机理和防摆设计中需要重点考虑的因素;综述了国内外飞机起落架摆振研究的概况和最新进展;从工程设计角度,提出了起落架摆振验证的验证思路和方法。     

飞机柔性前起落架摆振仿真分析

前轮摆振是飞机地面动力学中的重点研究课题。基于多体动力学理论,采用有限元方法及点线吻合的方法处理缓冲器的柔性问题,建立了前起落架全柔性体摆振动力学模型,并采用起落架静力试验的结果对模型进行校验;给出了以飞机速度和防摆阻尼系数组成的飞机摆振稳定区域图;研究了轮胎的侧向刚度与转动间隙对临界防摆阻尼的影响。结果表明：采用点线...     

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。     

减摆器常见故障分析

飞机前轮摆振是常见的一种严重故障。本文就减摆器的常见故障原因做些说明和分析,针对这些原因进行了全面地分析研究,并找到了若干种处理措施。     

非直线滑跑飞机的摆振与滑跑稳定性

在非惯性坐标系中建立了起落架支柱的动力学模型。与飞机地面运行的六自由度模型结合,可以考察非直线滑跑飞机的起落架摆振现象及飞机地面滑行的方向稳定性。以Ｋ８飞机为例,考察了非直线滑跑模型与传统的直线滑跑模型的摆振特点及飞机的滑跑稳定性。算例结果合理,表明模型可供有关研究参考。     

某型飞机前轮摆振与减摆特性分析

根据自激振动理论和强迫振动理论，阐述了飞机前轮发生摆振的机理，运用简化假设理论，建立了飞机摆振微分方程组。通过仿真，分析了影响摆振的因素，提出了防止飞机发生摆振的措施。     

基于Matlab／Simulink的前起落架摆振动力学模型分析

为了更好地进行起落架摆振动力学特性研究,有必要开展起落架摆振动力学仿真分析。利用Matlab／Simulink建立某型飞机前起落架摆振问题的动力学模型,进行动力学仿真,给出不同速度和防摆阻尼系数下的扭转角、扭转角速度、侧滑角和侧向位移的时间历程曲线,并将五组不同算例的仿真结果与相关文献的结论进行对比,验证了本文仿真模型的正确性。     

利用Matlab/simulink对前起落架摆振动力学模型的建模方法

为了更好的进行起落架摆振动力学特性的分析,有必要开展起落架摆振动力学建模方法研究,拓展摆振动力学仿真方法。本文利用Matlab/Simulink对对一个简单的前起落架非线性摆振动力学模型进行仿真建模,并给出具体算例。通过结果对比,验证了仿真模型的正确性。     

考虑减摆器非线性特性的前起落架摆振分析

飞机的前起落架摆振通常在飞机起飞或降落滑跑的过程中发生,对飞机的稳定性和操纵性产生危害,是一种严重的飞机故障。针对某型号无人机,基于动量矩定理,建立考虑起落架侧弯、扭转的摆振数学模型,讨论使用传统油液阻尼减摆器和电磁阻尼减摆器时不同的动力学模型。对于传统油液阻尼减摆器,采用等效线性模型,得到摆振临界稳定阻尼曲线的上下边界;而对于电磁阻尼减摆器的非线性模型,使用分岔分析理论确定系统的摆振稳定区域。结果表明：过大的减摆阻尼对摆振无法起到抑制的作用,得到控制参数平面上摆振的稳定区域,可为后续的起落架减摆设计提供参考。     

起落架摆振控制及试验研究综述

从摆振控制和摆振试验两个方面回顾起落架摆振研究中的问题.列举起落架摆振控制研究中采用的控制算法,给出各种控制算法的效果和局限性.分析了各种起落架摆振试验,介绍了摆振试验所获得的有益结果.指出摆振控制相关试验研究不足和摆振试验耗费高的特点,提出了今后起落架摆振现象研究的方向.     

多轮多支柱起落架飞机操纵前轮转弯特性分析

在考虑机体弹性的前提下,采用Fiala轮胎理论,建立了多轮多支柱式起落架飞机全机动力学模型,进行飞机操纵前轮转弯分析。通过仿真,给出了典型前轮操纵角下,各轮胎上的径向及侧向载荷。并以轮胎出现侧滑为临界条件,研究了不同前轮操纵角下允许的飞机最大滑行速度,给出飞机操纵前轮转弯包线。最后研究了飞机180°转弯时重心及轮胎的运动轨迹,得出在保证操纵安全的前提下,飞机可在50 m宽的跑道上实现180°转弯。     

考虑结构因素的起落架摆振稳定性分析及优化

以考虑侧向柔性和陀螺特性的摆振数学模型为例,研究了起落架摆振结构因素的影响.采用代数稳定性判据、状态空间法等方法进行了稳定性分析,得到了有关侧向刚度、偏摆刚度和稳定距等结构因素的稳定性区域,以及幅相特性曲线.而且对于起落架摆振优化,提出了基于遗传算法的PID主动控制策略.仿真结果表明,方法有效抑制了各种结构参数组合下摆振的发生,使得受控系统具有一定的强鲁棒性.