航空轮胎爆破防护设计研究

飞机轮胎爆破引发的航空事故屡见不鲜,造成的事故甚至是灾难性的,因此民用飞机轮胎爆破防护设计必须通过适航认证.飞机起落架舱内布置有液压、压力信号器等系统关键设备,因此必须针对关键系统设备加装防护罩,保证在飞机轮胎发生爆破的情况下尽量减小对关键系统设备的伤害,以保障飞机系统安全.本文系统地研究了起落架舱内防护设计流程及方法,具体包括轮胎爆破防护设计准则和设计流程、轮胎爆破空气喷流模式试验研究、防护罩方案及防护验证试验技术等,航空轮胎爆破防护设计是系统性工作,本文的研究将对航空轮胎爆破防护设计提供一定的参考.     

飞机起落架舱内轮胎爆破压力场测试研究

飞机轮胎爆破压力场分布模型对于飞机轮胎强度计算和起落架舱内防护设计至关重要。本文开展某型飞机起落架舱内轮胎爆破试验研究,利用高频动压传感器测试防护罩上关键点处的压力值,建立了轮胎爆破气流场压力分布模型,最后采用有限元方法对防护罩结构进行数值模拟并与试验结果对比分析。结果发现,航空轮胎爆破时间短暂但威力巨大,起落架舱内轮胎爆破最大压力值随初始压力和爆破距离呈指数关系衰减。根据试验结果分别提出了斜交胎、子午胎的爆破压力场分布模型并对防护罩进行了数值计算,所得应变值与数值结果误差在12%以内,说明所提出的压力场分布模型可用于起落架舱内防护罩设计。本文所提出的试验方法及爆破压力场分布模型为起落架舱内防护设计提供了参考依据。     

起落架落震试验机轮瞬态冲击转速的测试方法

飞机起落架落震试验中,机轮触台时的瞬态转速变化的测试数据对起落架安全设计和强度研究有着重要的意义.本文针对机轮在高速旋转冲击下,震动强烈并且瞬态转速变化范围大的特点,设计了非接触式机轮转速测试系统.采用M/T转速测量方法,实现了机轮在触台全过程中瞬态转速的准确测量.     

起落架结构参数对飞机机轮摆振的影响

建立了飞机机轮摆振运动方程,详细研究了起落架三个重要结构参数;稳定距、支柱刚度和减摆器传动系统扭转刚度对飞机机轮摆振的影响,考虑了各参数之间的耦合作用,严格区分“轮胎型”摆振和“结构型”摆振,并分别予以研究,所得结论为新机防摆设计和现役飞机防摆维护提供了理论依据。     

民机机轮收起着陆坠撞载荷计算

机轮收起着陆(Wheels-UP Landing)坠撞载荷是飞机结构强度设计的重要部分,对飞机适航认证安全性有重要意义。通过对适航认证条款的解读,结合国外大型民用客机的设计和适航认证的经验,建立了满足机轮收起着陆坠撞载荷适航认证符合性的三种分析计算模型和方法;采用分段模型和方法,以国外某民机为例,完成机轮收起着陆坠撞载荷的计算和分析。结果表明:本文给出的模型和方法能够成功地得到机身、机翼、平尾、垂尾等关键站位的弯矩、剪力、扭矩的瞬态载荷响应。根据该瞬态响应绘制的载荷包线能够有效地应用于飞机适航认证评估。文中建立的模型和方法能为国产大型民用客机的机轮收起着陆坠撞载荷计算提供参考。     

大型固定翼民用飞机系留载荷非线性计算分析

采用有限元法,充分考虑了固定翼民用飞机机体结构刚度分布对超静定问题求解的影响、起落架缓冲支柱"行程-载荷"之间的非线性关系、系留绳索单向承力特性以及起落架与地面之间的接触非线性,建立了大型固定翼民用飞机系留载荷计算模型并给出了相应计算流程;计算分析了风载作用方向、飞机重量、起落架机轮与地面摩擦系数、系留绳索刚度对飞机系留载荷的影响规律。分析发现:风载方向与航向平行(不平行)时,系留载荷较小(较大);由摩擦系数和飞机重量变化所引起最大系留载荷的差异分别为9%和35%,摩擦系数对最大系留载荷存在一定影响,而飞机重量对其影响显著;飞机重量越小,则最大系留载荷越大,在计算系留载荷时需要考虑可能的最小飞机重量;系留绳索刚度越大,则系留载荷越大,但飞机最大位移越小,在选取系留绳索材料时应同时考虑系留载荷和系留作用下飞机最大位移。     

飞机着陆下沉速度最大值的确定方法

飞机着陆下沉速度是起落架设计和飞机设计定型试飞的起落架强度检查中的最主要的参数之一.本文按军用飞机强度和刚度规范中规定的要求,通过对皮尔逊Ⅲ型概率密度分布函数的推导,完成了在不同偏态系数Cs下的离均系数Φp和超越概率P的对应数值编程计算,并得到了相应的计算结果.据此可以确定各类飞机在各种着陆类型下的着陆下沉速度的最大值.这对飞机的设计研究提供指导.     

舰载飞机起落架突伸时外筒应力陡增分析

分析了某舰载飞机斜板滑跃起飞试飞时,前起落架在机轮出斜板而卸载后,缓冲器外筒轴向应力未减小反而陡增的现象。在介绍缓冲器结构、工作原理和受力数学模型的基础上,建立了缓冲器外筒轴向应力的计算模型;结合对实测数据的分析,揭示了缓冲器外筒应力陡增的原因。结果表明:外筒轴向应力与缓冲器的行程和活塞运动速度相关,起落架出斜板后外筒应力陡增的主要原因是起落架突伸时,活塞杆高速伸出引起油液阻尼力大幅增加及高速伸出的起落架的下部质量在反阻活门关闭瞬间对外筒底面的撞击。     

某新型直升机“地面共振”初步分析

对某新型直升机垂直起落状态“地面共振”初步分析,采用经典的空间动力模型进行计算.文中给出了该机“地面共振”初步计算的计算方法和计算结果,并得出初步计算结论.根据现有条件,该机暂时无法做起落架刚度、阻尼试验,在初步计算中,起落架的全部动力学参数都是根据理论计算或经验公式得出的,包括起落架传递系数,缓冲器和机轮的静压曲线、刚度阻尼特性等.本文推导了这些参数的计算方法以及全机平衡状态计算的计算方法.     

着陆冲击力对起落架摆振的影响

为了分析着陆冲击力对起落架摆振特性的影响,考虑支柱缓冲器的负油孔面积,在ADAMS中建立了某飞机起落架的虚拟样机模型,并对该模型进行了动力学分析,得到了起落架缓冲系统负油孔面积对轮胎与地面之间接触力的影响曲线、对前轮摆角的影响曲线、在不同垂直降落速度下摆幅的对比曲线,并结合摆振基本理论进行分析。结果表明：负油液阻尼孔面积减小或飞机触地垂直降落速度增大时,对应的着陆冲击力增大,使摆幅增大;当负油孔面积小于50.5mm2或飞机着陆时的垂直降落速度大于1773mm/s时,由于着陆冲击力过大,使摆振极不稳定。     

起落架舱声场激励下的客舱地板减振设计研究

某型机在飞行过程中,起落架舱上方的客舱地板振动比较剧烈。本文首先对起落架舱的内部声场进行了计算,获得了舱内的非定常流场脉动信息以及舱内壁面的噪声频谱信息,此声场激励引发了气密地板的模态振动,导致气密地板和客舱地板振动比较剧烈;然后针对客舱地板的振动过度区域进行了减振隔振设计,并基于全机动力学有限元模型进行了仿真验证,优选了一套减振设计方案,使得客舱地板的振动响应水平明显下降,表明减振措施是合理有效的。     

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为开展小型飞机起落架结构的轻量化设计工作,本文首次将有关的强度规范引入其中, 并以杆件的强度与失稳载荷作为限制条件,采用位置优化与尺寸优化进行起落架结构的最小 重量设计. 由算例可知：仿真的优化计算与实验结果相符合;理论分析与航模载重参赛飞行 情况也表明：此法不仅可行而且有效,可以用于类似的小型或者超轻型飞机的起落架结 构设计.     

利用时滞反馈对飞机起落架半主动控制系统进行等峰优化

文章提出了一种利用时滞反馈对飞机起落架扭转摆振系统进行等峰优化的方法.首先，建立了考虑支柱扭转角、侧向位移、轮胎变形的振动微分方程，并得到了振动系统的解析解.其次，设计了一种等峰优化方法，根据优化准则，对不同当量轮胎侧偏刚度系数，通过调节反馈增益系数和时滞量实现了对支柱扭转角幅频响应曲线的等峰优化.同时，为了保证系统在稳定的前提下工作，采用CTCR方法有效的判定了时滞动力系统的稳定性.研究表明，对任意的当量轮胎侧偏刚度系数，都存在一对最优的反馈增益系数和时滞的最优值，能够实现对支柱扭转角振幅的最大抑制.最后，通过频域分析证明了时滞反馈控制等峰优化结果的有效性，通过时域分析证明了数据的可靠性.     

飞机起落架着陆与滑跑性能分析

阐述了一个能准确模拟飞机着陆与滑跑冲击特性的起落架分析模型,并通过落震试验的真实载荷-行程与该模型模拟计算结果的对比,显示了这种模型的有效性.为起落架设计与改进设计提供了一个实用的工程方法.     

舱内爆炸载荷及舱室板架结构的失效模式分析

通过对典型半穿甲导弹打靶实验中舰艇结构破坏模式的观察，结合数值模拟，分析了舱内爆炸载荷的特征以及舱内爆炸下舱室板架结构的失效模式。结果表明，舱内爆炸下，舱室板架结构承受的冲击载荷及失效模式与敞开环境爆炸下加筋板结构承受的冲击载荷及失效模式有较大区别，其动态响应难以用敞开环境爆炸下加筋板结构的动态响应描述；舱内爆炸载荷主要有壁面反射冲击波、角隅汇聚冲击波以及准静态气体压力，其中两壁面和三壁面角隅汇聚冲击波的强度分别为相同部位壁面反射冲击波强度的5倍和12倍以上；舱室板架结构主要有4种失效模式，其中模式Ⅲ、Ⅳ较常发生；舱室板架结构加强筋布置在迎爆面将使板架中部的局部破坏程度增加，但有利于削弱角隅汇聚冲击波强度，减小板架沿角隅部位的撕裂破坏。     

一种自适应双腔缓冲器动力特性研究

建立了一种基于弹簧自适应控制油孔面积的双气腔双油腔缓冲器动力学模型和分析方法,同时也建立了一种三维摇臂式起落架着陆动力学模型.对某型号飞机起落架着陆缓冲性能进行了计算分析,并进行了落震试验验证,结果证明了本文建立的动力学模型和分析方法是正确的,并已成功地应用于工程.     

考虑温度效应的起落架落震缓冲性能研究

为了研究环境温度对起落架缓冲性能的影响，以某型飞机起落架为研究对象，考虑温度对起落架动力学模型中空气弹簧力和油液阻尼力的影响，提出了一个包含温度效应的起落架动力学分析模型，并通过试验在一定温度范围内(-35℃～60℃)进行了验证。结合试验数据和仿真模型给出了空气多变指数、油液阻尼系数的设计指导值，并研究了温度对起落架缓冲性能的影响规律。结果表明：环境温度对起落架缓冲性能影响显著，表现为起落架落震动载荷的变化；同时发现缓冲器腔内气体较油液受温度影响更为敏感，低温状态时气压的变化以及油液物理状态的改变会使得缓冲器性能明显恶化，缓冲支柱行程变化率达到25%;对于可能工作在复杂环境下的起落架，设计阶段需要充分考虑温度对缓冲器内气压和油液的影响，确保飞机着陆安全。     

用三维光弹性和应变片电测技术分析大型飞机主起落架的应力

主起落架是大型飞机重要的部件，其结构和载荷都十分复杂。为对主起落架进行详细的应力分析，本文不但提出一种整体制作主起落架三维光弹性模型的方法；而且将应变片电测技术应用于光弹性模型上，成功地为主起落架关键部件——活塞杆进行了方案的优化，并使其最大应力下降了４０％；同时提出一种载波计算机自动测量边界应力的方法。以上说明，对主起落架等复杂而重要的结构，实验应力分析方法是一种优化设计的有效工具。     

涡桨飞机整机振动响应预计与乘员舒适性评估

为了在设计阶段预估涡桨飞机的振动水平并分析舱内振动环境的影响，亟需建立一套全机级振动响应预计与评估技术。从人体舒适性和健康风险指标出发，建立涡桨飞机振动控制设计流程，识别关键环节及要素。研究解决振动载荷获取、振动分析模型建立、振动响应计算、舱内振动环境评估等核心问题。通过全机地面共振试验和缩比模型振动响应测试风洞试验结果，验证了整机振动分析模型和振动响应计算方法的准确性。所建立的方法、实施流程和途径可为涡桨飞机的振动控制正向设计提供参考。     

大型飞机起落架载荷修正方法研究

大型飞机起落架静强度试验中,起落架受载变形后载荷施加点位置移动引起加载力线改变,从而带来加载误差。为提高起落架变形后加载的准确度,基于撬杠施加起落架载荷传统技术,提出载荷修正方法。该修正方法主要步骤为起落架实际施加载荷与理论载荷的转换。通过对撬杠施加起落架载荷力学模型进行分析,推导得到转换公式,使用该公式对理论载荷进行修正得到施加载荷。将未修正理论载荷和修正后施加载荷分别进行试验验证:通过本文误差计算公式得到的误差与实测误差最大偏差为3.1%,使用修正后的施加载荷进行的试验过程中载荷误差小于2kN,表明该误差计算公式的正确性以及修正方法的有效性。此方法可以实现大型飞机起落架发生变形后全过程载荷的准确施加,且无需加工额外工装,为同类型起落架静强度试验提供了理论参考。