基于响应面方法的多支柱起落架着陆缓冲性能优化

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1、第23卷第3期振动工程学报V0】．23No．32010年6月JournalofVibrationEngineeringJun．2010基于响应面方法的多支柱起落架着陆缓冲性能优化刘小川h，马晓利，孙侠生，牟让科，齐丕骞(1．西北工业大学航空学院，陕西西安710072；2．中国飞机强度研究所，陕西西安710065)摘要：基于起落架缓冲系统受力分析，在MSC．ADAMS平台上建立了某型飞机多支柱主起虚拟样机模型，在给定的投放质量和下沉速度下分析了该起落架的缓冲系统行程、轮胎垂直力和功量曲线。为降低飞机着陆载荷，选取对缓冲器性能敏感程度较大的参数为优化参数

2、，包括空气腔初始容积、初始充气压力及主油孔面积，以着陆时轮胎最大垂直载荷为优化目标。通过基于正交设计的响应面方法，建立优化变量和优化目标问的数学关系，求解方法为模拟退火法。优化后，对新设计参数进行了虚拟试验验证，结果表明降低着陆总载荷8，3，明显改善了起落架着陆缓冲性能。关键词：多支柱起落架；响应面方法；优化；正交设计中图分类号：V214．13；V212．13文献标识码：A文章编号：1004—4523(2O10)O3—0305—05主起落架缓冲器的虚拟样机模型，通过分析，选择对引言缓冲性能敏感的空气腔初容积、初压力及正反行程油孔面积为优化参数，以轮胎

3、最大垂直力为优化目目前中国正着手研制大型运输机，由于结构大、标，通过基于正交试验设计的响应面方法得到优化装载重，为了有效地分散和缓和飞机着陆滑跑时的参数和优化目标问的数学关系，仿真结果表明优化冲击载荷，减轻机场跑道抗冲击设计强度，降低起落后的起落架着陆载荷降低了8．3，有效地提高了多架的设计刚度和设计重量，大型飞机一般采用多支支柱起落架的着陆缓冲性能。柱起落架的结构布局。现代新机起落架的设计，不仅包括起落架结构和强度要求，更需关注起落架的动1多支柱起落架着陆载荷分析力学品质，具备良好品质的起落架可以明显减少起落架冲击载荷，从而有效改善起落架性能，减少

4、起落起落架缓冲系统由起落架缓冲支柱和机轮两个架(乃至飞机机体)的设计重量。因此开展以降低飞部分组成[引。机着陆载荷为目标的多支柱起落架充填参数和油孔参数的优化设计研究具有重要的工程意义，针对该1．1缓冲支柱轴向力问题，以前多采用复合形法[1]，但在设计变量较多某型飞机双支柱主起缓冲器为单气腔型式，结构时，该算法易失效。目前，国内对单支柱起落架的参如图1所示，其所受的总轴向力F由4部分组成。数建模和优化开展了研究Cz,3]，但尚未涉及多支柱起Fs—F￡+F+F^+Fi(1)落架。a)空气弹簧力响应面方法是根据研究对象的特点，在试验设根据气体多变过程可得

5、计的基础上，用多项式(或人工神经网络训练)得到设计变量和响应特征之间的复杂关系，得到响应特Fa一【-7一PmJ(2)征关于设计变量的响应面模型，利用该模型来预测式中A为空气腔有效压气面积；V。为空气腔初始非试验点的响应值，从而替代有限元仿真和其他复容积；y为空气腔压缩多变指数；P。为空气腔初始压杂模型进行更有效设计或计算。近年来，响应面方法力；P为标准大气压。已广泛应用于工程结构的动力学优化和可靠性研究b)油液阻尼力F等方面E]。由伯努利公式和质量连续方程得本文在MSC．ADAMS平台上，建立某型飞机收稿日期：2009—03—11；修订日期：2010

6、—01—18306振动工程学报第23卷MAFII，，，，{●，●LF'OⅢⅢ—Xm、图2支柱式起落架动力模型图1单气腔缓冲器(≥O)耻{phA~S22(CphA)3hLA(S五)。’——‘2’。’。(’。’C。’。’2’。’L。)’2。’(。’A。’。’2。L。。—)—2(≤O)(3)式中为油液密度；A为主油腔有效压油面积；A为正、反行程时主油孔有效过流面积；C，C2为正、反图3轮胎压缩曲线行程时主油孔流量系数；A为回油腔有效压油面积；A，A为正、反行程时回油孔有效过流面积；C，CVr一(1+C．，)厂()(7)为正、反行程时回油孔流量系数。式中Cr

7、为轮胎垂直振动阻尼系数(一般C=0．04C)结构限制力F，s／m)；厂()为轮胎静压曲线。≤。(4)1·3多支柱起落架着陆载荷分析S。

8、推得F，一—KFS(6)．_．一I5l式中K为缓冲器皮碗摩擦系数；F为缓冲器空气图4某型飞机双支柱主起虚拟样