液力减速器制动性能及用于飞机拦阻的仿真研究

论文摘要

飞机拦阻系统是机场重要常务保障措施,用来对因意外原因冲出跑道的飞机实施安全拦阻,以保障人机安全。拦阻系统的优劣会直接影响到飞机承受的过载、安全拦停距离和拦阻索带拉力的变化状况,因此拦阻系统的设计需要综合各项指标参数确定最优。由于液力减速器和水涡轮的结构相似性,并且结构紧凑,维护方便,本文以液力减速器作为研究对象,对其结构特性进行了分析,对制动力矩进行了计算分析,所得结果对于减速器的结构设计和性能分析具有参考价值。论文主要由两部分组成:第一部分是关于液力减速器性能计算部分,使用了液力计算法(一元束流理论方法)、相似计算法和计算流体动力学(CFD)方法三种方法进行了液力制动器力矩计算并分析比较;着重于CFD计算法过程,对液力减速器循环腔室部分进行了UG建模,采用计算流体力学软件CFX显示了内部循环流动,压力场和速度场,并得到制动力矩。第二部分是对飞机拦阻液力制动系统的仿真分析,首先分析了液力制动环节构成和原理,对拦阻力规律进行了讨论,对拦阻过程进行运动学和动力学分析,建立了液力制动环节数学模型,得到速度与力的变化关系;然后进行了拦阻系统仿真,得到了拦阻力、速度和过载等量随时间的变化关系,并讨论了制动过程中液力减速器如何改变充液量提供恒制动力矩的原理。相比CFD性能预测法,液力计算法涉及众多的经验系数的选取,并且经验系数和工况变化有关联,液力减速器在高速转动时,使用液力计算法将产生很大的误差。而采用CFD的性能计算法综合考虑了工况变化和内部流动状况,可以得到较好的预测结果,可对制动力矩提供行之有效的分析计算。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景和意义
• 1.2 相关技术的国内外发展现状
• 1.2.1 国外拦阻设备的发展现状
• 1.2.2 国内拦阻设备的发展现状
• 1.2.3 液力传动与控制技术的应用与发展
• 1.2.4 液力减速器制动性能研究现状
• 1.2.5 液力减速器应用的发展前景
• 1.3 本课题的主要研究内容
• 第2章 液力减速器力矩性能研究
• 2.1 液力减速器的结构和工作原理
• 2.1.1 液力减速器
• 2.1.2 液力减速器的制动力矩
• 2.2 液力计算法
• 2.2.1 制动力矩的计算
• 2.2.2 关于损失的参数分析
• 2.2.3 编程计算
• 2.3 相似计算法
• 2.4 数值计算法
• 2.4.1 基本思想
• 2.4.2 控制方程
• 2.4.3 建立实体模型
• 2.4.4 建立网格模型
• 2.4.5 设立计算模型的边界条件
• 2.4.6 数值模拟计算结果
• 2.5 结果比较
• 2.6 本章小结
• 第3章 飞机拦阻液力制动
• 3.1 系统的工作原理及结构分析
• 3.1.1 系统的工作原理
• 3.1.2 系统的结构分析
• 3.1.3 和液压制动系统的比较
• 3.2 拦阻力变化规律
• 3.2.1 问题的讨论
• 3.2.2 设计分析
• 3.2.3 关于拦阻力的讨论
• 3.3 拦阻力最佳形式下的拦阻效果验证
• 3.4 本章小结
• 第4章 飞机拦阻过程仿真
• 4.1 拦阻过程数学模型建立
• 4.1.1 系统各环节的数学方程
• 4.1.2 系统综合数学模型
• 4.2 力矩的简化
• 4.3 拦阻过程仿真
• 4.3.1 仿真模型
• 4.3.2 仿真结果
• 4.3.3 结果分析
• 4.4 关于液力减速器提供恒制动力矩的考虑
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢