飞机起落架摆振稳定性仿真分析研究

论文摘要

飞机前轮摆振是引起飞机使用中出现重大故障的主要原因之一。国内外对摆振的研究虽然已经有很长的时间,但还是很难避免这类故障的产生。因此,深入研究摆振问题对飞机设计和使用方来说,都具有十分重要的意义。国内以前都是用自编软件对摆振稳定性进行分析,这种方法计算精度比较低,结果误差大,而用大型商用软件对摆振进行仿真分析研究还比较少。大型商业软件仿真方法计算精确,过程清晰,结果可靠,有很好的应用潜力,因此本文主要以这种方法为研究对象。本文研究了起落架单轮、双轮共转摆振稳定性分析力学模型,基于这一模型利用摆振稳定性分析软件shimmy view计算了某型起落架摆振稳定性,得出改型起落架的摆振稳定区域;建立起落架三维模型,导入有限元软件中,进行静力分析,计算出用于摆振仿真分析的起落架整体弯曲刚度系数和扭转刚度系数。本文用仿真的方法研究了摆振的稳定性,在多体动力学软件adams中建立了前起落架摆振刚性与刚柔混合虚拟样机以及全机摆振虚拟样机。根据起落架摆振试验的相关工况用虚拟样机进行了模型校验,验证虚拟样机建立的准确性。用建好的虚拟样机对摆振各种工况进行分析,最后由摆振临界速度与阻尼形成稳定区曲线并且与shimmy view软件计算出的结果进行对比,得出结论。用虚拟样机技术得出摆振稳定区对摆振分析人员来说是个新思路,其建模精确,计算结果可靠,使用方便,对新机的防摆设计和现役飞机的防摆维护都具有一定的价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 工程背景
• 1.2 飞机机轮摆振研究现状
• 1.2.1 国外研究概况
• 1.2.2 国内研究概况
• 1.3 本文研究内容以及意义
• 第二章 起落架摆振稳定性分析方法
• 2.1 起落架结构形式简介
• 2.2 典型起落架分析模型及稳定性分析方法
• 2.3 轮胎力学模型及松弛长度的计算
• 2.4 支柱上端固支、具有双轮共转摆振稳定性分析
• 2.4.1 摆振分析模型
• 2.4.2 双轮共转摆振分析方程组
• 2.5 Shimmy View 软件介绍[28]与计算
• 2.5.1 软件算法理论
• 2.5.2 软件介绍
• 2.6 算例计算
• 2.7 仿真分析方法分析摆振稳定性
• 第三章 估算起落架弯曲刚度系数和扭转刚度系数
• 3.1 起落架虚拟试验件模型的导入
• 3.2 有限元网格划分与检查
• 3.3 装配关系的有限元建模
• 3.3.1 多点约束（MPC）概述
• 3.3.2 铰接副的有限元建模
• 3.3.3 横梁与支柱外筒焊缝的有限元建模
• 3.3.4 缓冲器约束关系简化的修正
• 3.4 载荷工况及应力响应分析结果
• 3.4.1 材料与边界条件
• 3.4.2 加载点
• 3.4.3 载荷工况
• 3.4.4 分析结果
• 3.5 起落架静力实验
• 第四章 基于ADAMS 的起落架摆振动力学虚拟样机建立
• 4.1 虚拟样机技术介绍
• 4.2 基于ADAMS 动力学分析基础
• 4.2.1 广义坐标选取
• 4.2.2 动力学方程的建立
• 4.2.3 动力学方程的求解
• 4.2.4 静力学分析、运动学分析、初始条件分析
• 4.3 起落架装配建模
• 4.3.1 建立模板
• 4.4 装配全刚性构架
• 4.4.1 装配子系统
• 4.4.2 装配全刚性构架
• 4.5 装配刚柔混合构架
• 4.5.1 柔性体的导入
• 4.5.2 柔性体的替换以及刚柔混合构架的装配
• 4.6 全机装配构架
• 4.7 小结
• 第五章 验证性试验对比虚拟试验
• 5.1 摆振试验描述
• 5.2 摆振虚拟仿真试验
• 5.3 验证性试验对比结论
• 第六章 摆振仿真分析方法拟合稳定区曲线
• 6.1 全刚性模型
• 6.2 刚柔混合模型
• 6.3 全刚性装配全机模型
• 6.4 刚柔混合装配全机模型
• 6.5 虚拟试验结果与 shimmy view 结果对比
• 第七章 总结与展望
• 7.1 工作总结
• 7.2 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文及参与的科研课题