间隙诱导型飞机起落架摆振动力学建模与分析研究

作     者：闫宇飞 

作者单位：南京航空航天大学 

学位级别：硕士

导师姓名：许锋

授予年度：2022年

学科分类：08[工学] 082501[工学-飞行器设计] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 

主      题：摆振 间隙 非线性动力学 起落架 数值仿真 

摘      要：飞机前起落架容易发生摆振,主要是由于设计不足和维护不足。很多飞机在早期并没有出现摆振现象,但随着外场服役年限增加会发生摆振,当更换轴套、垫片等之后,摆振便明显消除,这表明间隙可能是诱导飞机后期摆振的直接原因。针对上述问题,本文依据飞机起落架特征,首先采用非线性摆振动力学理论,考虑了前起落架垂向载荷、起落架高度与航向速度的关系,以及阻尼二次项、支柱扭转与侧弯变形、轮胎变形、减摆阻尼空程间隙、机轮轮毂轮轴扭转间隙等因素,建立了高保真起落架非线性摆振动力学模型;分析了起落架相关结构间隙,建立了机轮轮毂轮轴扭转间隙与减摆阻尼空程间隙数学模型;采用时域稳定性判断准则与时域数值求解方案,研究了间隙位置、间隙大小、支柱弯曲和扭转刚度、轮胎侧偏与扭转刚度、常载荷与变载荷等因素对起落架摆振影响。然后借助虚拟样机仿真工具,以动力学模拟平台LMS *** Motion为基础,联合Simcenter Amesim中建立的液压系统模型、Hyper Mesh/NASTRAN中建立的有限元模型,建立了柔性摆振动力学联合仿真模型;通过参数化建模建立了含间隙运动副子模型;重点研究间隙位置、运动副副元素等对摆振的影响,并对非线性摆振动力学方程进行验证与对比。通过非线性动力学理论与基于虚拟样机仿真工具对间隙诱导型飞机起落架摆振进行了分析,得到了一些有益的结论,可为间隙型摆振的发生机理和相应防摆措施给予相应的参考。