文档介绍：0B多支柱起落架着陆载荷仿真分析
陶小将
中国一航第一飞机设计研究院第五设计研究室
1BSimulation Analysis of the Multi-strut Landing Gear Droping Load
摘要:应用 LMS_motion 软件对伊尔-76 飞机 5 支柱起落架进行结构建模,结合
伊尔-76 飞机测绘数据及相关资料,定义出较为精确的缓冲器模型,在考虑飞机升
阻力下,计算出各种重心和着陆姿态下起落架的着陆载荷。以及不同缓冲器充填情
况对各支柱载荷的影响。通过对计算结果进行整理和分析,总结出多支柱起落架着
陆载荷的特点和规律。
关键词:多支柱起落架;着陆载荷;缓冲性能
对于大型飞机,必须增加机轮及支柱数量来保证道面应力在允许的范围内,为使飞机
漂浮性良好,着陆载荷分配合理,广泛采用多支柱起落架。多支柱起落架在着陆滑跑及停机
过程中,为超静定结构,不能按传统的三点式起落架的方法来分析计算,因此一直是大型飞
机在设计阶段的技术瓶颈。这里应用 LMS_motion 软件对这一超静定结构进行仿真,探讨多
支柱起落架着陆载荷的特点和规律。
1 仿真过程描述
根据伊尔-76《飞行使用手册》提供的有关数据,结合《飞行原理》等对着陆过程的描
述,给出了伊尔-76 飞机着陆时的姿态与操纵动作等,其着陆航迹见图 1。
R
仿真区间
θ Hsaf(15m)
三点滑跑两点滑跑拉起平飘拉平下滑
图 1 伊尔-76 着陆航迹简图
表 1 详细的给出了在着陆过程中飞机姿态和驾驶员操纵动作等,根据其着陆过程,可得
出如下结论:
a. 飞机接地前,已经通过升降舵调整至配平状态;
b. 从主轮接地到扰流板和阻力板完全放出之前(即主起着陆过程),驾驶员带住杆着
1
陆,此时飞机的升阻力可用风洞的吹风数据表示;
c. 放出扰流板和阻力板后,机翼升力迅速减小,作用在跑道上的压力增大,机轮摩擦
力相应增加,当速度减到一定程度,驾驶员推杆使前轮接地,进行三点式滑跑。
这个过程为驾驶员主动控制过程,飞机的俯仰姿态不仅受扰流板和阻力板影响,也
受驾驶员的升降舵控制,此时飞机姿态和升阻力无法用风洞数据来表示。
综合以上,在全机仿真过程中,可以定义飞机的升阻力来完成全机仿真中的主起着陆
仿真部分,而对于前起,由于无法定义出扰流板和阻力板对气动的影响,以及驾驶员在着陆
时是如何推杆,所以无法进行前起的全机着陆仿真。因此仿真的区间应定在飞机配平状态至
主轮接地吸收功量这一段区间。
表 1 伊尔-76 着陆姿态和动作
时间离地高度状态和动作
降落小航线>200 放起落架,襟翼 43°、缝翼 25°,对准跑道;
绕场飞行
下滑 200~15 发动机处于慢车工作状态,一般采用带小油门下滑的方法下
降,下滑角 3 度;
拉平 12~1 拉杆,直到飞机下滑角变为 0 度左右;开始拉平高度为 10~
12m
平飘 1~ 速度不断降低,应拉杆增大迎角,以提高升力,同时配平地
面效应等引起的低头力矩;
抬头 随着速度的降低,飞机开始下沉,应再柔和拉杆,使飞机在
米的高度,机头上仰,变成两点姿势,此时应带住杆,
让飞机以两点姿势接地,并保持两点滑跑;
两点滑跑 0 主轮接地后完全放出扰流板和阻力板(扰流板 20°,阻力
板 40°),使机翼升力迅速减小,作用在跑道上的压力增大,
机轮摩擦力相应增加,当速度减到一定程度,驾驶员轻柔推
杆使前轮接地,进行三点式滑跑;
三点滑跑 0 前轮接地后,用力刹车(考虑到防滑装置工作),对称打开
外侧发动机反推力,当指示速度达到 50km/h 时关闭反推力。
2 全机着陆边界条件定义
飞机着陆前的运动方程
着陆冲击计算必须考虑飞机的气动力作用。总气动力包括升力、阻力和俯仰力矩,可以
将气动力加在力矩参考点坐标上。发动机推力取慢车工作状态的推力,不考虑着陆撞击过程
推力的变化,发动机推力的作用位置与发动机轴线一致。飞机重力加到重心位置,其受力简
图如图 2 所示:
2
L
β Z
MA
T D
θ
α X
H
G
图 2 机身动力学模型
着陆前的飞机全机运动方程如下:
。。
= θ− LGXM sinsin α+ θ+ D cos α+θ)()( − T (1)
。。
= − cosθ+ LGZM cos α+ θ+ D sin α+ θ)()( (2)
。。
YY θ A LMI cos θα)( ×++=