Optimum design and experiment of composite leaf spring landing gear for electric aircraft

The composite leaf spring landing gear of an electric aircraft is optimized. With the strength and workability as constraints and the minimum structural weight as an objective, the two-stage optimization of the leaf spring landing gear with glass fiber unidirectional prepreg is carried out using a genetic algorithm, namely, the optimization of continuous thickness of layup, and the optimization of the layup sequence and discrete thickness. In the optimization process, the ground loads are calculated according to the structural stiffness of each chromosome, thus the stiffness constraints are relaxed, and the optimization results are compared with those using stiffness constraints. The static experiment verification reveals that the numerical simulation and experimental results are consistent, that is, the optimized leaf spring meets the strength requirements. The results show that the leaf spring landing gear based on two-stage optimization method achieves the objective of weight reduction.     

优化驱动的起落架结构设计方法

起落架结构是飞机上最复杂最重要的结构之一,传统的设计方法依靠人工经验反复迭代,没有充分利用结构优化技术,具有设计周期长且不能最大限度得到最优设计的缺点。根据结构优化技术的发展,提出了优化驱动的起落架结构设计方法,实现了优化驱动的设计方法在起落架领域的完整工程应用。结构优化技术作为整个设计流程的驱动者,在其中发挥贯穿全程的主体作用,根据不同设计阶段的需求,先后运用拓扑优化、尺寸优化和形状优化技术。以某型飞机前起落架外筒的设计为例可以发现,相比传统设计方法,新方法在相同的设计约束条件下,能更快得到设计方案,结构质量减少了24.1%,实现了起落架结构的快速设计和轻量化设计。     

Aerodynamic/Stealthy/Structural Multidisciplinary Design Optimization of Unmanned Combat Air Vehicle

An optimization strategy is proposed to deal with the aerodynamic/stealthy/structural multidisciplinary design optimization (MDO) issue of unmanned combat air vehicle (UCAV). In applying the strategy, the MDO process is divided into two levels, i.e. system level optimization and subsystem level optimization. The system level optimization is to achieve optimized system objective (or multi-objective) through the adjustment of global external configuration design variables. The subsystem level optimization consists of the aerodynamic/stealthy integrated design and the structural optimization. The aerodynamic/stealthy integrated design aims at achieving the minimum aerodynamic drag coefficient under the constraint of stealthy requirement through the adjustment of local external configuration design variables. The structural optimization is to minimize the structural weight by adjusting the dimensions of structural components. A flowchart to implement this strategy is presented. The MDO for a flying-wing configuration of UCAV is employed to illustrate the detailed process of the optimization. The results indicate that the overall process of the surrogate-based two-level optimization strategy can be implemented automatically, and quite reasonable results are obtained.     

基于Workbench的主起落架车架前轮叉应力分析及结构优化设计

针对某型飞机主起落架车架前轮叉根部多次出现疲劳裂纹,前轮叉作为主起落架车架的关键件,其性能优劣严重影响起落架的安全性。利用ANSYS Workbench仿真软件对其结构进行应力分析,得到其薄弱部位,利用拓扑优化和多参数优化相结合的方法对其结构进行优化和对比分析。分析得到的薄弱部位与实际使用情况相吻合,优化后的结构合理,受力明显改善,质量比优化之前减少了17.3%。     

考虑结构重量的机翼平面形状优化方法

采用工程梁理论对机翼结构进行估算,并结合气动力估算公式、飞行性能估算公式,构建了机翼平面形状优化系统。相比使用经验关系式估算重量的传统方法,考虑了短舱、起落架、燃油、自重载荷的影响,相对精确度较高。针对某宽体客机布局,展开考虑气动/结构重量的平面形状优化设计。采用若干几何特征对机翼平面形状进行参数化,通过气动力与结构重量耦合求解的方法,将气动特性与结构重量转化为飞机起飞总重这个设计目标,并使用遗传算法进行寻优。算例结果较原始构型起飞总重减少约174 kg,表明方法对飞机概念设计阶段快速确定机翼平面形状有一定的参考价值。     

飞机起飞与着陆过程中的最短滑跑距离

为了确定飞机地面滑行过程中的最短滑跑距离,本文通过优化的方式给出发动机的最佳安装角和飞机地面滑跑的最佳迎角,以及前起落架的最佳凸伸量;并通过算例给出了高度与地面滑跑距离之间的关系曲线,为飞机在高原机场的起降提供一定的参考;最后,综合全文给出4点结论。     

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。     

大型客机维修成本优化研究

在设计初期通过加强可靠性设计与维修性设计降低大型客机直接维修成本(DMC),是提高大型客机经济性的有效途径。本文建立了基于可靠性设计参数和维修性设计参数的大型客机维修成本模型,采用协同优化方法对可靠性和维修性设计参数进行协同优化,寻求降低维修成本的满意设计参数。通过对维修成本模型中的设计参数的优化,给出了协同优化方法进行复杂的大型客机维修成本设计优化的一般思路。并用大型客机起落架系统的直接维修成本优化算例验证了协同优化算法解决大型客机维修成本优化问题的有效性。     

飞机地面滑行过程中最短滑跑距离的确定

为了确定飞机地面滑行过程中的最短滑跑距离,本文通过优化的方式给出发动机的最佳安装角和飞机地面滑跑的最佳攻角以及前起落架的最佳凸伸量;并通过算例给出了高度与地面滑跑距离之间的关系曲线,为飞机在高原机场的起降提供一定的参考;最后,综合全文给出四点结论.     

航天飞机起落装置设计研究

 本文介绍单级入轨航天飞行器地面加速器和垂直起飞、水平起飞飞行器着陆装置的设计,包括:地面加速器的设计要求;系统组成;功能和性能以及着陆装置的结构强度;着陆载荷;设计要求和重量分配。     

飞机复合材料起落架舱门优化设计

蜂窝夹芯复合材料逐渐取代铝合金成为舱门的首选材料,其刚度设计及结构减重在飞机的结构设计中十分重要。通过参数化建模建立了蜂窝夹芯结构复合材料舱门的有限元模型,并进行起落架舱门的模拟计算。在打开和关闭两种工况下以刚度和强度为约束,优化舱门的几何结构和复合材料参数。建立代理模型后采用多岛遗传算法和序列二次规划相结合进行优化,实现了蜂窝夹芯结构复合材料舱门的优化设计。通过优化设计,所得到的舱门比原铝合金舱门具有更高的强度和刚度。优化后复合材料舱门重量比优化前下降了11.5%,比铝合金舱门减少了39.6%,起落架舱门总重量明显降低。同时,建立代理模型后再优化的方法优化效率高,解决了多优化变量下找不到最优解的问题。     

起落架系统收放时间仿真及优化分析

本研究的主要目标是建立起落架虚拟仿真分析系统,包括起落架机构、液压回路等主要模型。该系统充分考虑模拟起落架收放过程中的运行环境,完成以起落架收放系统正常收放功能、收放时间计算为检测指标的多系统耦合仿真分析,用以验证起落架收放系统的设计方案和关键参数,支持后续优化设计。     

起落架油气式缓冲器设计中压缩比的选取

从理论上探讨缓冲器压缩比的选择范围。提出当缓冲器压缩比(静态对全伸展之比q_(so)、全压缩对静态之比q_(ms))的取值范围为2.5～4.5时,既可以较大限度地减少缓冲器体积,又可以把起落架的动载荷限制在较低的范围内,并为以往经验地选取压缩比提供理论基础。     

起落架舱对运输类飞机机身阻力特性的影响研究

通过对后体上翘的运输类飞机机身（机身＋起落架舱）的CFD数值模拟,研究了起落架舱对机身最小阻力攻角的影响。结果表明：对于后体上翘较大的运输类飞机,相对于净机身,加上起落架舱后,机身阻力增加,但最小阻力攻角明显减小。     

载重飞机总体参数的多目标优化设计方法

利用遗传算法进行了低雷诺数下全机气动布局设计及优化,并制作原理样机以检查设计的可行性及正确性.主要优化对总体外形和飞机性能影响较大的机翼、尾翼的平面形状几何参数以及少数几个机身几何参数;优化目标是巡航段最大升阻比和空机重量.试验结果表明该优化设计方法是十分有效的,可以用来对具有正常布局形式的飞机进行气动外形的优化设计.     

基于仿生的适于特殊地形的直升机起落架设计

现阶段直升机起落架主要采用轮式起落架和滑撬式起落架,由于机动性和灵活性较差,导致直升机起降时对地面的平整度及坡角要求较高,在遇到某些特殊地形如乱石滩、斜坡坡度较大地带可能面临无法正常起降这一困难。本文受某些仿生无人机起落架设计启发,提出了一种新型直升机起落架的设计方法,此种起落架采用三立柱支撑结构,主体是三个位于机身底部的液压伸缩支撑杆,在直升机降落时杆端的传感器与主控配合来动态控制支撑杆的伸缩长度。此种起落架通过控制每根液压杆伸缩不同的长度来适应不同环境下的崎岖地形,使直升机在乱石滩及大坡度地面起降成为可能。经过设计举例及受力分析,得出本设计方法在工程上是可以实现的,并且在直升机抗震性能的提升方面也有一定作用。     

起落架落震试验的数字模拟方法

 <正> 在计算飞机起飞、着陆和滑行等地面运动的静、动态载荷时,除了需要飞机结构和气动参数外,起落架减震器的性能参数更占有重要地位。而这些性能参数中尤以决定油液阻尼力的流最系数为重要。长期以来,国内主要靠查手册、凭经验确定这个系数,如果能较准确地确定流量系数,对载荷计算是很有意义的事。     

大型客机起落架总体方案设计软件开发与利用 大型客机起落架总体方案设计软件开发与应用

采用数字化工程的方法将先前起落架总体方案设计人员的经验有效地进行存储。运用VisualC++和Oracle开发了大型客机起落架总体方案设计软件,以快速确定大型客机起落架的总体设计方案。收集整理国内外现有大型客机起落架的布局和结构形式,建立大型客机起落架布局和结构形式库、大型客机起落架缓冲系统范例库和大型客机起落架收放形式范例库。针对起落架总体设计参数的确定建立了伴随知识库并进行了工程算法研究。软件满足用户需要,达到提高飞机及起落架设计质量、缩短研制周期的目的。     

某型飞机前起落架放下问题与解决方案研究

在实测某型飞机前起落架舱门气动力数据和铁鸟试验数据基础上,通过搭建运动学模型,详细分析每一载荷对前起收放过程的敏感度,应用作用力等效综合的方法,较为准确地再现了飞行试验中出现的问题。根据每一载荷对放下过程的敏感度,在不对机构有大的更改的前提下,针对若干解决方案进行大量分析计算,提出解决思路并找到了调整机构的最佳解决方案,同时提出了没有限制时的最有效解决思路。     

直升机腿式起落架机构动力学研究

多用途、智能化和强地形适应性是未来直升机发展的重要趋势。起落架是保障直升机起降安全的关键部件,由于传统起落架地形适应能力较差,针对直升机在复杂地形环境下如何实现平稳着陆的难题,利用仿生学设计理念设计一种腿式起落架系统。首先从腿式起落架设计需求出发,对起落架构型进行分析并完成腿部结构设计;然后基于设计的腿部机构,完成其运动学分析和动力学分析,建立相应模型,以此作为腿式起落架运动控制的基础。最后在实验室完成腿式起落架的运动测试,证明了结构设计的合理性和控制算法的准确性。