飞机起落架动力学仿真技术研究.pdf

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1、总第16卷175期大众科技Vo1．16No．32014年3月PopularScience＆TechnologyMarch2014飞机起落架动力学仿真技术研究刘崇任陈振兴(中航通飞研究院有限公司，广东珠海519040)【摘要】在对某型飞机摇臂式起落架进行合理简化后，应用有限元软件Abaqus对其进行了有限元模型建模和动力学仿真分析，得到了轮胎与地面间的相互作用力。仿真分析结果与试验结果吻合得很好，表明研究方法正确，计算模型合理。【关键词】起落架；动力学模型；Abaqus【中图分类号】V214．1+3【文献标识码】B【文章编号】

2、1008．1151(2014)03．0080-03TechnologyofdynamicanalysisforaircraftlandinggearAbstract：Baseonareasonablesimplificationtothearticulatedlandinggearofatypeaircraft，itbuildsthefiniteelementmodelandcarriesoutthedynamicanalysisbyusingAbaqus，throughwhichitacquirestheinteracti

3、onforcebetweenthetireandtheground．Thecomparisonbetweenthetestmeasurementsandcomputationresultshasagoodagreementanddemonstratesthattheresearchmethodiscorrectandthecomputedmodelisalsoreasonable．Keywords：Landinggear；dynamicmodel；Abaqus1引言落架所承受的飞机重量简化为一个集中重量，有上下运动自由度。起

4、落架支架和摇臂均简化为弹性梁，摇臂可绕转轴运起落架是飞机重要承力部件，在飞机起降过程中担负着动。轮胎重量和转动惯量集中作用在轮轴上。分别用两个非极其重要的使命。在研发过程中，设计人员需深入了解与起线性弹簧模拟轮胎垂向和航向变形。缓冲器简化成弹簧、液落架相关的机构学、运动学，分析其静动特性，争取用最轻压阻尼器和摩擦阻尼器的并联体。其中，缓冲器和轮胎的模的重量、最紧凑的结构设计出最为安全可靠的起落架。起落拟是模型重点关注的部分。大型通用软件Abaqus提供较好架的一个重要指标是，在飞机降落撞击时减小地面对机轮的的工具，可通过建立

5、有限元模型比较有效地模拟缓冲器和轮作用力，从而改善飞机结构受载情况ll】。摇臂式起落架被广胎。泛用于小型飞机，其优点是通过设计一个小行程缓冲器，利用杠杆原理将机轮的缓冲行程放大，达到降低飞机着陆过载的目的。传统的起落架研发过程为设计，生产，试验，根据试验结果进行优化设计，重新生产和试验，经过多轮迭代后才能获得较优的产品，研制周期长，经费高。起落架动力学仿真技术，是指在起落架研发过程中，通过合理的假设，在专业分析软件中建立起落架的动力学模型，针对起落架在使用中的各种工况进行仿真分析，预测起落架的缓冲性能，根据仿真结果给出优化方

6、案，从而实现最优设计。本文以某型飞机摇臂式起落架为对象，运用动力学仿真—■7—■77—_■7／／1技术，研究起落架的动态性能。1．飞机重量2．空气弹簧3．缓冲器伸展限制器2起落架动力学模型4．轮胎垂向弹簧5．轮胎航向弹簧6．液压阻尼7．干摩擦阻尼8．地面2．1起落架动力学模型的一般假设图1摇臂式起落架动力学模型一般把摇臂式起落架动力学模型简化成图1所示。将起【收稿日期】2014-02-12【作者简介】刘崇任(1986一)，男(汉族)，广西贵港人，中航通飞研究院助理工程师，研究方向为飞机起落架强度分析。．8O．2．2起落架有限

7、元模型O=O+Qo+QF起落架三维实体模型见图2。将实体模型导入AbaqusCAE中，得到各主要部件的质心位置、质量、转动惯量以及[]各部件连接点位置等。在有限元模型中，beam单元模拟支架sM露及摇臂，shell单元模拟轮胎，translator运动副模拟缓冲器，Qo一hinge运动副模拟支架与摇臂、摇臂与机轮之间的相对运动关系，pointmass／inertia单元调配各部件质心参数，使用一boundarycondition约束支架的运动，使支架只能在垂直方向上自由移动。起落架有限元模型见图3。在Abaqus软件中使用t

8、ranslator运动副中可实现空气弹簧力、油液阻尼力和干摩擦力等的参数设置。2．4轮胎刚度及摩擦系数轮胎与地面接触后，垂向力是轮胎压缩量的函数。假设轮胎材料为橡胶，弹性模型为20MPa，通过调节轮胎shell单元的厚度可最终逼近轮胎垂向弹簧的刚度。由于带转的轮胎相对于地面有切向运动，在摩