民机起落架着陆缓冲半主动控制方法研究

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飞机起落装置是关乎飞机飞行安全的最为重要的系统之一,也是飞机着陆滑跑阶段严重影响飞机结构动力学响应和乘坐舒适性的主要振源之一。飞机着陆、滑跑时由起落架缓冲器承担吸收和耗散冲击和振动载荷的任务。而目前普遍使用的油气式缓冲器阻尼力并不能适应外部载荷的变化,其着陆缓冲性能尚有许多提升空间。针对此问题,本文将半主动控制技术应用于起落架缓冲器中,以民机支柱式前起落架为研究对象,建立半主动控制起落架着陆动力学方程,并在LMS Virtual.lab motion仿真平台中建立起落架多体动力学模型;设计缓冲器参数并分析其工作原理,在LMS Imagine.Lab AMESim中搭建单腔式缓冲器液压仿真模型,计算分析了被动控制起落架缓冲器落震性能。然后重点研究了基于模糊控制理论、现代控制理论、鲁棒控制理论的模糊PID控制器、线性二次型最优控制器、鲁棒H∞控制器设计,依据变阻尼节流阀半主动控制原理,分别搭建三种半主动控制方法仿真模型,提出一套机械、液压、控制联合仿真方案,计算并分析了半主动控制起落架缓冲器落震性能。采用功率谱密度函数描述路面不平度特征,基于滤波白噪声法推出路面高程的时域模型,并在Simulink中生成跑道随机路面仿真模型,实现考虑路面不平度的起落架滑跑仿真。提出缓冲器性能评价体系,对被动、半主动控制起落架落震、滑跑仿真结果进行对比评价,结果表明:半主动控制起落架能有效降低飞机冲击载荷及振动响应,显著降低振荡幅度并大幅缩短飞机稳定时间,在提升着陆滑跑安全性的同时,提升乘客舒适性。
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