大柔性飞机起落架缓冲器设计研究

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现代飞机的发展,如运输机的大型化、适应技术要求的超薄型或大展弦比机翼结构等,使得飞机机体柔性越来越大,对飞机着陆滑跑缓冲系统的动力学特性产生重大影响。但是,在大柔性飞机起落架缓冲器参数设计阶段考虑机体柔性的设计方法尚未见报导,机体结构柔性对飞机着陆滑跑缓冲系统性能影响的研究还不够深入。另外,现代武器对机场跑道的攻击力越来越强,无论是刚性飞机还是柔性飞机,提高其通过弹伤抢修跑道的能力是战时发挥空中力量的重要因素。因此现代军用飞机起落架缓冲器参数设计必须考虑机体柔性和通过弹伤抢修跑道能力这两个突出问题。基于提炼主要因素、建立简化模型、启发设计创新思维的研究理念,本文建立了反映机体柔性的机体多质量块等效模型,为大柔性飞机起落架缓冲器参数设计、落震试验设计以及着陆滑跑性能的快速分析提供了基础。运用柔性飞机机体多质量块等效模型,在起落架缓冲器参数常规设计方法的基础上,提出了基于机体储存能量预估的着陆功量分配缓冲器参数设计迭代法。设计示例及校核计算结果表明此法对机体储存能量预估精度满足工程设计要求、需要迭代次数少、计算效率高,具有一定的理论和应用价值。数值分析结果说明机体结构对飞机着陆功量的吸收,虽可以降低起落架载荷,但又影响起落架缓冲器的功量吸收和耗散的效率。将大柔性飞机机体视为刚体,设计出的起落架有可能达不到预期性能,需要特别加以重视。运用大柔性飞机机体多质量块等效模型、油气式缓冲器多方指数气体弹力模型、速率平方油孔阻力模型、幂函数轮胎力模型,文中构建了大柔性飞机缓冲系统动力学模型,并对飞机在弹伤抢修跑道上滑跑响应进行了数值计算。结果表明,采用双气室缓冲器只是改善了缓冲器的气体弹力特性,它对提高通过弹伤抢修跑道能力有一定的作用,但还需要进一步改善油孔液压阻力特性,这对研究提高飞机通过弹伤抢修跑道能力具有重要的指导意义。文中还研究了现役飞机起落架缓冲器结构改进设计方法和油孔液压阻力被动控制、主动控制、智能控制等技术方案。数值分析研究结果表明,这些方案对提高现役飞机及新研制飞机通过弹伤抢修跑道能力有明显的作用,从而揭示了起落架缓冲器改进设计的研究方向,可供相关研究工作者参考。
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