文档介绍:滑撬式起落架动力学设计与仿真计算
前言
滑撬式起落架是一种结构简单、质量较轻的起落架结构型式,其主要作用是吸收着陆时由于飞行器垂直速度产生的动能,降低着陆冲击引起的过载,并且在飞行器停放时提供支撑作用。滑撬式起落架还可以作为某些机载设备的固定装置,同时其结构参数可以较为方便的进行调整以避免直升机地面共振现象的发生。
滑撬式起落架主要应用于轻型直升机,在固定翼飞机上应用较少。在滑撬式起落架的设计方面,尚无成熟可靠的动力学设计和计算方法,设计工作主要是从静强度设计入手,按照静强度分析结果设计结构参数,然后进行非线性动力学仿真分析,根据仿真结果调整结构参数使其达到较为理想的状态。
某固定翼飞机,按照其着陆要求,设计带有缓冲器的滑撬式起落架,并进行动力学分析,根据分析结果修改完善设计参数,使着陆过载、行程和起落架质量满足飞机设计要求。
1 滑撬式起落架动力学设计思路
在起落架基本结构型式确定的基础上,根据行程和过载要求确定支柱高度和缓冲器型式和材料,建立起落架动力学有限元模型,进行冲击分析,根据分析结果修改结构和缓冲器参数。
根据起落架安放位置,初步确定前后支柱间隔和滑撬尺寸。
滑撬式起落架为四边形结构,前后各两根支柱,支柱中段安装缓冲器,底部连接滑撬。为了保证机身稳定性,滑撬式起落架的支柱从上到下需要有一定的外倾,但是角度不易过大否决引起支柱顶部应力过大导致结构破坏。
根据飞机着陆时最大垂直速度计算着陆动能,按照行程和过载要求选取缓冲器型式。缓冲为支柱式缓冲器,常用的有油气式缓冲器、弹簧缓冲器以及可压溃材料缓冲器,其中油气缓冲器是最常用的起落架缓冲器,缓冲效果过好,但是质量过大;弹簧缓冲器结构简单,节省空间,但是稳定性不高而且易反弹;可压溃材料缓冲器结构简单、质量较小、缓冲行程较大,但是材料压紧后易反弹且不易控制。
建立较为详细的有限元模型,尽量采用较为简单的单元以减小计算量,某些部件需要进行一定的简化,但是保证力学性能不发生变化。
根据着陆条件进行着陆冲击仿真分析。飞机着陆有多种工况:
双撬水平垂直着陆、双撬水平带前飞速度着陆、双撬水平带侧向速度着陆、双撬水平带前飞和侧向速度着陆;
飞机带俯仰角垂直、飞机带俯仰角和前飞速度着陆、飞机带俯仰角和侧向速度着陆、飞机带俯仰角、前飞速度和侧向速度着陆;
单跟滑撬垂直着陆、单跟滑撬带前飞速度着陆、单跟滑撬带侧向速度着陆、单跟滑撬带前飞速度和侧向速度着陆;
单跟支柱垂直着陆、单跟支柱带前飞速度着陆、单跟支柱带侧向速度着陆、单跟支柱带前飞速度和侧向速度着陆。
提取计算结果进行分析,计算着陆行程、过载与各部位载荷,根据计算结果修正结构型式和尺寸,重新进行计算分析,如此反复直到满足飞机设计要求。
将满足着陆条件的设计方案提交总体设计部门,以便其根据起落架设计方案对飞机的总体设计进行调整,同时,起落架的设计应当根据总体的反馈意见进行适当的修正,以满足整个飞机设计的要求。起落架设计过程是一个不断调整、探讨、改进的过程,各部门之间需要进行详细的交流,以使结构的设计方案能够充分满足整个飞机的设计要求。
2 某飞机滑撬式起落架设计方案
某飞机要求设计一滑撬式起落架,正常回收质量880kg,最大应急