大型民机防滑刹车特性分析

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1、大型民机防滑刹车特性分析摘要：将联合仿真技术应用于大型民机防滑刹车特性研究，以LMSVirtual.Lab软件的多体动力学建模为核心，联合CAT1A软件生成飞机和起落架几何构件，联合MATLAB/Simulink软件建立防滑控制系统模型，采用起落架落震分析的结果校核模型，然后对大型民机刹车运动进行仿真分析。结果表明，该仿真模型能够准确模拟飞机的刹车运动，飞机在干湿两种跑道上均能得到理想的刹车效果。关键词：大型民机；防滑刹车；联合仿真；INS；MATLAB引言飞机的起E和着陆是飞机事故的多发阶段，大量的统计表明有50%以上的安全事故发生在飞机起飞和着陆阶段⑷，刹车是飞机着

2、陆阶段中的一个和重要过程。目前，飞机正向着大吨位、高速度、高可靠性的方向发展，并且着陆过程时间较短，其间会受到各种内外因素的影响，为了保证飞机和机载人员的安全，对其刹车系统的刹车性能提出了更高的要求。大飞机工程是国家正在实施的一个战略性大工程项目⑵，当前C919正在紧张的研制过程中，其屮防滑刹车技术的难题亟需深入研究和解决。因此对大型民机刹车性能进行分析研究，形成一套具体成熟的研究方法及分析理论，对我国今后在各型飞机、尤其是大飞机设计研制方面具有重要意义。目前的虚拟样机软件工具大都集屮在解决特定领域问题或某几个领域问题。针对复杂系统的研发，需要机械、动力学、电子、控制和

3、仿真等多领域的协同工作,想通过某个虚拟样机软件解决所有问题是不现实的。因此针对虚拟样机建立面向不同对象的模型和进行不同领域的协同仿真，就成为虚拟样机当前研究的热点禺役本项目以C919飞机为研究对象，采用LMSVirtual.LabMotion,在三维空间内建立带有起落架的飞机模型，根据所建立飞机刹车系统和防滑控制算法数字仿真模型，通过数值分析软件MATLAB/Simulink建立了带有PBM的PID飞机防滑刹车控制系统。进行联合仿真和分析。通过仿真结果，综合分析和研究飞机防滑刹车系统性能，为防滑刹车系统的研究、设计提供理论依据和参考。在此基础上进行更深层次的理论研究，为

4、我国大型飞机的起落架计和研制提供理论依据和技术支持。1防滑刹车联合仿真建模方法飞机防滑刹车联合仿真分析以LMSVirtual.LABMotion软件的多体动力学建模为核心，利用CATIA生成机身和起落架儿何模型，联合MATLAB/Simulink软件建立防滑控制系统模型,进行仿真分析，考察飞机防滑刹车特性。1.1建立全机运动模型LMSVirtual.LabMotion是一个多学科功能品质工程平台，其优异的性能、广泛深入的行业解决方案、开放的平台，不断对最新技术的拓展，使其成为新一代多体动力学软件的代表。目前LMSVirtual.Lab多体动力学仿真软件己经开始逐步替代传

5、统的ADMAS等仿真软件，广泛应用于航空航天领域的最新研允。空中客车公司、波咅公司、Cessna等国际领先航空企业纷纷采用LMSVirtual.Lab解决方案进行飞机的设计开发。建立全机模型步骤如下：(1)根据实际尺寸，在CATIA屮生成机身和起落架几何模型。由于起落架系统就够较为复杂，在不影响起落架机构原理和仿真精度的前提下对起落架进行一定的简化，简化的起落架包含斜撐杆、扭力臂、支柱外筒、转动套筒、左右机轮、活塞杆与轮轴等部件。⑵将CATIA模型导入LMSVirtual.LabMotion中，建立分析文件。根据飞机起落架各个部件之间的实际运动情况添加相应的运动副。建模

6、时，定义圆柱副(CylindricalJoint)可满足支柱外筒与活塞杆兼有轴向平移和绕轴线的转动的运动关系；飞机机轮轮毂与轮胎之间添加固定副(BracketJoint)；扭力甲予、撑杆等较接的连接处利用转动副(RevoluteJoint)了以模拟。创建运动副后，软件会默认在分析体中添加相应的装配约束，自动将起落架各个部件装配成完整的起落架整体。在模型添加载荷如缓冲器支柱轴力、轮胎力、以及重力等，而缓冲器总轴向力包括空气弹簧力、油液阻尼力，缓冲器内部摩擦力和缓冲器结构限制力等。⑶通过起落架落震和停机压缩量対模型进行检验。前起落架使用功落震仿真投放高度为0.474米，缓冲

7、器最大压缩行程为0.38米，轮胎的最大压缩量为0.08m,小于轮胎的极限压缩量0.13m。缓冲器正反行程的总时间为0.7s,满足小于0.8s的要求。主起落架使用功落震仿真投放高度为0.474米，缓冲器最大压缩行程为0.42米，轮胎的最大压缩量为0.17m,小于轮胎的极限压缩量0.23mo缓冲器正反行程的总吋间为0.75s,满足小于0.8s的要求。停机压缩量对比检验数据如表1所示。从检验结果可知建立的模型具有较高精度，满足仿真分析要求。表1停机JK缩呈:对比检验重戢/kg重心位置/%MAC前起落架主起落架理论值/mm仿真值/mm误差/%理论