飞机防滑刹车系统副温度场研究

《飞机防滑刹车系统副温度场研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、第28卷第5期计算机仿真2011年5月文章编号：1006-9348(2011)05—0089—04飞机防滑刹车系统副温度场研究薛晶，李玉忍，刘卫国，田广来(西北工业大学自动化学院，陕西西安710072)摘要：在飞机制动系统刹车副温度场优化问题的研究中，由于飞机制动过程摩擦产生的高温可严重影响刹车副的热机械性能。出现热衰退现象，影响飞机着陆安全，但又无法通过测量得到温度场分布。为解决上述问题，提出建立综合多方面因素的刹车副温度场计算模型。建立了具有热辐射边界条件飞机刹车副温度场计算的有限元模型，考虑了飞机制动过程中热生成率的影响，并用ANSYS对其进行仿真计算，仿真结

2、果与经验温度基本吻合，证明了考虑热生成率的实际情况并结合热辐射边界条件的飞机温度场有限元计算模型更加合理，为飞机刹车装置温度场设计研究提供了科学依据。关键词：计算机仿真；飞机；刹车；有限元；温度场中图分类号：V226文献标识码：AResearchonBrake—．disksTemperatureFieldofAircraftAnti-SkidBrakeSystemXUEJing，LIYu-ren，LIUWei-guo，TIANGuang-lai(SchoolofAutomation，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi’anS

3、hanxi710072，China)ABSTRACT：Thispaperbeginswiththeimportanceofsimulationofthebrake-diskstemperaturefieldofaircraftanti-skidbrakesystem．Thefullpaperdeducesthefiniteelementmodeloftemperaturefieldwithradiationboundarycon—dition，consideringtheairplanestate．Thestateisdecidedbytheanti-skidcon

4、trolrule，brakepressureandheatgeneration．ThesimulationiscarriedoutwithANSYS．Theresultsinthefullpaperaremuchclosertotheempiricaltemperatureandtruth．Itprovidesthetheoreticalfoundationoftheairplanebrakesystemsdesignandresearch．KEYWORDS：Computersimulation；Aircraft；braking；Finiteelementmetho

5、d；Temperaturefield1引言为保证飞机能够正常的起飞、制动，刹车系统是十分重要。对于飞机制动系统的研究，早期大多集中在防滑控制盒，作动器等方面，而温度场作为新兴起的研究领域，已经越来越受到广大学者的关注。主要是因为：①刹车副热弹性不稳定性；②辐射热能引起其他部件温度过高，比如：轮胎的爆胎；③用于研究刹车副本身材料。目前也还没有足够的试验手段来获得飞机刹车装置的瞬态温度场，主要原因：①刹车副在制动过程中是一个动态的过程，温度传感器不能施加到整个的温度场，只能施加到局部边缘点；②红外线的探测只能达到外部表面。因此目前通过试验只能知道温度场的大致走向和边缘的

6、温度，整体的最高温度只能是经验值，或者是根据实际探测点温度，用数学方程反推，得到整个温度场和温度场的变化情况。此外由于系统的非线性、模型的复杂性以及难以确定的边界和初值条件，刹车副温度一般很难得到解析解。收稿日期：2010—05—20对于温度场的研究国外远远早于国内，自1969年Barber阐述了热弹性不稳定性¨“，就有大量的学者开始关注刹车过程的温度研究，但是他们通常不是研究温度场的本身而是关注于引起热弹性不稳定性的各个原因，诸如：材料物质、临界速度，热点滑动生热等等。只是把温度场的研究作为一种中间环节，虽然如此但对于温度场的研究还是发挥了重要的作用，比如文献[3

7、]使用FRIC软件获得了轴对称有限元模型接触表面的温度和接触压力。文献[4]使用有限元方法实现刹车副瞬态热弹性接触分析，重点研究热传导和弹性方程给出了重复制动条件下的温度分布。文献[5]获得二维C／C复合材料的温度场，文献[6]介绍了一种混合快速傅里叶变换和有限元方法实现了三维非轴对称的热分析，但却不适合求解耦合热弹性刹车副接触问题。国内在这方面的研究与国外相比，更注重温度场本身的研究，获得了温度场的分布，但是研究重点却各有不同。文献[7]重点研究各个物理参数的选择，将所得到的温度场与实验获得单点温度进行验证。文献[8]则介绍了制动器摩擦热量产生的机理，以及摩擦