民机防滑刹车特性分析

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1、民机防滑刹车特性分析摘要：文章将联合仿真技术应用于民机防滑刹车研究，在LMSVirtual.LabMotion软件建立机身、起落架模型的全机模型，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联合仿真分析。结果表明，该仿真模型能够准确模拟飞机的刹车运动，飞机在干跑道上进行仿真得到了理想的刹车效果。关键词：民机；防滑刹车；联合仿真引言飞机的起飞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[1

2、],刹车是飞机着陆阶段屮的一个重要过程。日前，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H[2],其中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，对我国今后各型飞机，尤其是人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中在解决特定领域问题或某几个领域问题。针

3、对复杂系统的研发，需要机械、动力学、电子、控制和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［3,4,5］。本项目以某型民机为研究对象,利用LMSVirtual.LabMotion软件,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

4、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。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生成机身和起落架几何模型，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，不断对最新技术进行拓展

5、,使其成为新•代多体动力学软件的代农。建立全机模型步骤如下：（1）根据实际尺寸，在CATIA中生成机身和起落架几何模型。山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撑杆、扭力臂、支柱外筒、转动套筒、左右机轮、活塞杆与轮轴等部件。(2)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。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

6、弹簧力、油液阻尼力和缓冲器结构限制力等。(3)通过起落架落震对模型进行检验。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的耍求。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・23叽缓冲器正反行程的总时间为0.75s,满足小于0.8s的要求。1.2建立防滑控制模型LMSVTrtu

7、l.Lab软件提供的控制工具箱只能处理一般的控制环节，而MATLAB/Simulink是大型控制系统设计软件，能够处理各种复杂控制环节,将LMSVIrtul.Lab和MATLAB/Simulink结合使用进行联合仿真,能够充分发挥各自的优势，这给那些复杂系统的研究提供一种新的途径。目前，国内外已装备的飞机防滑刹车系统的控制方式，从大的方面来讲有三个大的分支滑移率控制、减速率控制和速度差加压力偏调控制[6]o本文采用的是目前国内常用的带压力偏调级的PID控制，分为基准速度级、比较级、瞬时级、微分级、PBM级

8、、综合驱动级等部分，基本原理如图1所示。图1速度差加偏压控制原理基准速度级是以一定规律的基准速度来代替飞机速度，基准速度级的输出能响应地面结合系数的变化。比较级是求得机轮速度与基准速度之差，进行比例放人，比例放人系数可调节系统灵敏度。瞬时级要求当比较级输岀大于某一门限时，进行比例放大，否则输出为0。微分级的输出与输入的变化率成止比。综合级的作用是把瞬时级、微分级和PBM级的输出按一定比例叠加，并且限制一个最大输出。驱动级的主要