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飞机起落架控制系统的设计与可靠性分析

飞机起落架控制系统的设计与可靠性分析

作者：高志青岛理工大学

学位级别：硕士

起落架控制系统设计的优劣直接关系到飞机起飞和降落的安全性。传统的集中式控制系统由于布线复杂，可靠性低，缺乏实时性，已经不能满足控制系统发展的需要，实时分布式控制系统应运而生。所设计的分布式控制系统有许多优势，例如：模... 详细信息

起落架控制系统设计的优劣直接关系到飞机起飞和降落的安全性。传统的集中式控制系统由于布线复杂，可靠性低，缺乏实时性，已经不能满足控制系统发展的需要，实时分布式控制系统应运而生。所设计的分布式控制系统有许多优势，例如：模块化，可扩展性等，而且系统使用总线通信技术，比起集中式控制系统有着更好的可靠性和实时性。本课题设计了基于TTCAN通信协议的飞机起落架分布式控制系统，对系统的可靠性进行了分析，并研究了TTCAN网络的性能。课题主要是对起落架收放系统的电气控制进行设计，该系统采用了星型和总线型混合的拓扑结构，保证系统布线简单，具有可扩展性的同时，也提高了系统故障检测和处理的能力。起落架收放控制系统包括前起落架，左主起落架，右主起落架，手柄/指示四个节点。系统的每个节点处都有一个控制单元和多个相关的传感器和执行器，实现了对节点的分散控制和集中管理。而且系统的传感器，执行器，控制单元及总线都进行的冗余设计，使系统的可靠性大大提高。通过对TTCAN通信节点硬件、软件以及系统矩阵的设计，来完成控制系统各个部分之间的数据传输。最后设计了控制系统的配电方案，经过分析，选择采用半分布式的电源方案为系统供电。本课题采用了两种方法分析了系统的可靠性：故障树分析法和马尔科夫模型分析法。故障树分析法研究了系统主要的故障树模型，并运用求最小割集法计算故障概率。马尔科夫分析法设计了系统的马尔科夫状态空间图，通过马尔科夫求解过程，得出系统的可靠度。系统的实时性对于分布式控制系统的设计至关重要，选择OPNET仿真软件对TTCAN网络的时延性能进行仿真，通过构造网络模型，节点模型，进程模型进行研究。结果表明TTCAN网络时延非常小，是一种实时性能很好的现场总线，同时说明我们设计的控制网络能满足的飞机起落架控制系统的实时性的要求。本课题是基于TTCAN通信协议的起落架分布式控制系统的设计，所设计的系统减少了布线复杂性和重量，可靠性和实时性都能满足飞机系统的需求，对于提高飞机起落架收放控制系统的安全性和经济性具有重要的意义。

关键词：飞机起落架分布式 TTCAN总线可靠性网络时延

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飞机起落架系统故障诊断仿真研究

飞机起落架系统故障诊断仿真研究

作者：马泓琰西北工业大学

学位级别：硕士

飞机起落架系统是飞机的一个至关重要的组成部分,在飞机着陆及地面滑跑过程中起着举足轻重的作用。为了不断增强飞机系统的可靠性、安全性和有效性,保证飞机的正常飞行,对于飞机着陆过程中起落架系统可能发生的故障的检测就显得非常重... 详细信息

飞机起落架系统是飞机的一个至关重要的组成部分,在飞机着陆及地面滑跑过程中起着举足轻重的作用。为了不断增强飞机系统的可靠性、安全性和有效性,保证飞机的正常飞行,对于飞机着陆过程中起落架系统可能发生的故障的检测就显得非常重要和必要。而目前对于飞机起落架系统的故障诊断主要采用人工判断的方法,这种方法效率低,实时性差,主观性强,已越来越不能满足系统发展和系统安全的需要。论文将基于模型的故障诊断方法应用到飞机起落架系统的故障诊断仿真研究中,试图通过这种新的研究方式来提高飞机起落架系统故障诊断的智能性和及时性。在总结现有的故障诊断方法的基础上,根据研究对象的特点和试验条件的限制,通过比较各种故障检测方法的优缺点以及适用范围,指明了选择基于观测器的故障诊断方法的原因,并着重对基于观测器的故障诊断方法进行了描述。根据飞机着陆和滑跑过程中飞机起落架系统的作用,将其划分为缓冲系统和防滑刹车系统两部分,在分别建立这两部分的数学模型的基础上,采用一种鲁棒故障检测观测器方法,对某民用飞机起落架系统进行了故障诊断仿真研究,并对故障诊断结果进行了分析,表明这种方法的可用性。论文的最后部分在MATLAB6.5的GUI环境下开发了一种飞机起落架系统故障诊断仿真系统,可以根据用户设置的参数大小,自动判定起落架系统工作是否正常,实现对故障的检测,当有故障发生时,相应地给出故障发生的时刻、位置和原因,为维修人员提供维修参考。根据虚拟试验的特点,论文展望部分提出了将虚拟试验引入飞机起落架系统故障诊断中的设想。

关键词：飞机起落架缓冲系统防滑刹车系统故障诊断观测器解析冗余鲁棒性虚拟试验

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飞机起落架抗疲劳制造工艺决策支持系统研究

飞机起落架抗疲劳制造工艺决策支持系统研究

作者：冯海虎南京航空航天大学

学位级别：硕士

随着我国大飞机工程的推进,飞机起落架设计、制造正朝着更安全、高可靠性、高技术的方向发展,以不断提高其抗疲劳性能,延长其使用寿命,因此,飞机起落架抗疲劳技术的研究具有十分重要的现实意义。本文对飞机起落架抗疲劳制造工艺决策支... 详细信息

随着我国大飞机工程的推进,飞机起落架设计、制造正朝着更安全、高可靠性、高技术的方向发展,以不断提高其抗疲劳性能,延长其使用寿命,因此,飞机起落架抗疲劳技术的研究具有十分重要的现实意义。本文对飞机起落架抗疲劳制造工艺决策支持系统开展研究,设计开发基于Web的飞机起落架抗疲劳制造工艺决策支持系统,实现其部分功能需求。本文主要完成的研究内容如下: （1）飞机起落架抗疲劳制造工艺决策支持系统总体结构的设计以决策支持系统、专家系统和智能推理技术为基础,根据系统的应用需求,基于J2EE技术构建了飞机起落架抗疲劳制造工艺决策支持系统总体结构,划分了系统的功能模块。（2）系统数据源的设计实现对起落架抗疲劳制造工艺模型之间逻辑关系的定义,并根据抗疲劳制造工艺模型的不同类别,以树形层次结构的管理方式实现对起落架抗疲劳制造工艺模型的可视化管理。提出采用三维框架结构表示方法,对起落架抗疲劳制造工艺模型的特征信息建模,实现抗疲劳制造工艺模型的特征信息的可扩展性。（3）飞机起落架抗疲劳制造工艺推理决策的设计与实现为实现系统的智能性、高效性,本文提出采用以基于飞机起落架抗疲劳制造工艺知识推理和基于飞机起落架抗疲劳制造工艺应用实例推理有机结合的混合推理机制,寻求最优的抗疲劳制造工艺,辅助起落架设计人员设计出抗疲劳性能高的起落架。（4）系统及其关键技术开发实现研究了决策支持系统的开发环境和开发实现技术,详细讨论了基于Web的文档编辑、数学公式编辑以及动态树生成等关键技术,介绍了决策支持系统所实现的关键功能模块,验证了本文所研究的成果。

关键词：飞机起落架抗疲劳制造实例推理知识推理决策支持

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飞机起落架防扭臂的动力学分析及拓扑优化

飞机起落架防扭臂的动力学分析及拓扑优化

作者：王琨陕西理工大学

学位级别：硕士

飞机起落架是一种用于起降、滑跑的装置,它在整个飞机中占有重要的位置。然而飞机起落架中的防扭臂结构极易在飞机降落过程中发生破坏,故对防扭臂结构进行优化设计极其重要。国内外学者主要是对防扭臂结构进行尺寸优化设计,很少有学者... 详细信息

飞机起落架是一种用于起降、滑跑的装置,它在整个飞机中占有重要的位置。然而飞机起落架中的防扭臂结构极易在飞机降落过程中发生破坏,故对防扭臂结构进行优化设计极其重要。国内外学者主要是对防扭臂结构进行尺寸优化设计,很少有学者对其进行拓扑优化设计,即使有学者对其进行拓扑优化设计,也只是通过理论计算获得工况条件或利用前人得到的试验数据作为工况条件,很少有学者利用虚拟样机技术（ADAMS）对整个起落架进行落震分析得到拓扑优化所需的工况条件。本文对某航空公司的飞机起落架进行了三维建模,并基于动力学理论建立了飞机起落架的落震仿真分析模型,之后对其进行了动力学分析,然后以此分析结果得到的工况条件对防扭臂结构进行了拓扑优化设计,且对其设计结果做出了合理的解释,主要有以下几点:首先,对缓冲装置的结构形式进行介绍,并详述了缓冲装置是如何工作的。以及构建了缓冲装置的力学模型,并基于其力学模型得到了起落架在降落过程中缓冲装置各构件的动力学微分方程,最后分析了缓冲器的受力情况。其次,简要介绍了ADAMS/View软件,并阐述了在构建虚拟样机模型前工作环境如何设置。根据起落架着陆时的特点,讨论了运动副应该如何施加,并介绍了在施加载荷过程中需要用到的函数,以及确定了其载荷应当如何施加。在做完以上工作后,对所构建的虚拟样机模型实施了落震仿真计算,对仿真计算结果做了深入的分析及研究,并得到了防扭臂所受力矩与时间的变化规律。再次,简述了有限元在分析模型时所蕴含的主要思想和方法。根据起落架着陆时的特点,分析了起落架材料选取的依据,并分析了如何对起落架进行网格划分以及探讨了如何对起落架上各部件进行接触约束设置。并讨论了如何对防扭臂进行力的施加,之后对其进行了仿真计算,并得出防扭臂结构确实需要进行改进。最后,介绍了拓扑优化的基本思想及分析了如何选用拓扑优化的基本方法,并进一步地阐述了如何选用拓扑优化求解算法,之后建立了基于变密度法的拓扑优化数学模型。并阐述了如何确定防扭臂结构的设计域与非设计域,并对其防扭臂结构进行了拓扑优化仿真计算,计算完成后对优化前后的防扭臂结构进行对比分析,研究结果表明,拓扑优化结果形成了比较清晰的轮廓,能够对防扭臂结构进行加工制造,且优化后的防扭臂结构轻量化效果明显。然后对优化后的防扭臂结构进行了刚、强度校核设计,仿真结果表明,优化后的防扭臂结构符合刚、强度设计的要求。

关键词：飞机起落架虚拟样机技术动态性能防扭臂拓扑优化设计

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飞机起落架轴颈模拟试样的激光熔覆

激光技术 1995年第5期19卷 311-313页

作者：朱海红唐霞辉朱国富李家李光霞戴淑娟邹鸿承虢志德华中理工大学激光技术与工程研究院华中理工大学力学系

采用三种不同的合金粉末对制造飞机起落架的常用材料３０ＣｒＭｎＳｉＮｉ２Ａ进行了激光熔覆处理。并与对磨的高频淬火试样进行了环与环的接触疲劳磨损试验，用失重法比较了三种粉末激光熔覆后的耐磨性。并且对其中Ｎｉ基试样的熔覆层... 详细信息

采用三种不同的合金粉末对制造飞机起落架的常用材料３０ＣｒＭｎＳｉＮｉ２Ａ进行了激光熔覆处理。并与对磨的高频淬火试样进行了环与环的接触疲劳磨损试验，用失重法比较了三种粉末激光熔覆后的耐磨性。并且对其中Ｎｉ基试样的熔覆层及过渡层进行了硬度分析、金相组织及性能分析。结果表明：采用激光熔覆工艺能显著提高试样的耐磨性，其中又以含有３０％ＷＣ的Ｎｉ基粉末为最好。

关键词：飞机起落架激光熔覆耐磨性

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飞机起落架扭力臂仿真分析与优化设计

飞机起落架扭力臂仿真分析与优化设计

作者：陈淑芳陕西理工大学

学位级别：硕士

起落架是飞机起飞、着陆,停放和滑跑过程中的重要支撑装置,在飞机中占据非常重要的位置。扭力臂作为飞机起落架中缓冲、减震的关键部件,直接关系到飞机的安全性、平稳性和舒适度。为了深入研究飞机起落架扭力臂的动态工作特性,提升起落... 详细信息

起落架是飞机起飞、着陆,停放和滑跑过程中的重要支撑装置,在飞机中占据非常重要的位置。扭力臂作为飞机起落架中缓冲、减震的关键部件,直接关系到飞机的安全性、平稳性和舒适度。为了深入研究飞机起落架扭力臂的动态工作特性,提升起落架的缓冲、减震效果,以某型简单支柱式飞机主起落架扭力臂为研究对象,开展运动学、动力学、静力学的仿真分析与优化设计方面的研究。建立了该型飞机起落架扭力臂的机构模型,分析了扭力臂的着陆载荷特点,通过受力分析,计算出简单支柱式飞机在两点水平着陆机尾下沉着陆时,扭力臂所受到的扭矩载荷值为7000N.m。基于CATIA三维数字化建模软件平台,采用该型飞机简单支柱式主起落架扭力臂的真实数据,建立了起落架扭力臂三维数字化模型。导入多体系统动力学ADAMS软件中,对各构件的运动学和动力学特性进行分析,得出了各构件运动位移、速度、加速度,动能的运动特征曲线和关键运动副的受力特性曲线,检验了各构件之间的干涉关系,验证了各构件运动和动力传递的合理性。将在CATIA软件中建立的起落架扭力臂三维模型导入ANSYS Workbench中,仿照实际工作载荷对扭力臂进行静力学仿真分析,通过扭力臂各零件的变形、应力,应变的仿真数据分析可知:下扭力臂与下销轴接触部位的变形最大1.8mm;上、下扭力臂与销轴接触部位的应力最大506MPa;从下扭力臂到上扭力臂之间的应力依次增大,而变形量依次衰减;上、下扭力臂腹板部位的应力富余较多。根据前述仿真分析结果对扭力臂进行结构优化,以腹板厚度为优化设计变量,以扭力臂总重量和尺寸最小为优化目标,用优化后的扭力臂参数重新修整模型,重复前述仿真过程,对比仿真结果发现:扭力臂各构件运动特征和受力特性趋于规律和稳定;各构件中应力最大区域面积减小;中轴应力集中部位最大应力值减小39%;扭力臂总重量减少33%;扭力臂的刚度、强度和稳定性均满足某型飞机起落架通用技术要求。

关键词：飞机起落架扭力臂数字化建模有限元分析优化设计

飞机起落架用300M超高强钢发展及研究现状

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哈尔滨理工大学学报 2011年第6期16卷 73-76页

作者：张慧萍王崇勋杜煦哈尔滨理工大学机械动力工程学院黑龙江哈尔滨150080

简略综述了国内外飞机起落架用材的发展历程,重点介绍了目前国内外广为应用的飞机起落架用材300M钢(4OCrNi2Si2MoVA).分析了各合金元素对300M钢材料机械性能的影响;介绍了300M钢材料的真空热处理方法及优越性;分析了300M钢的切削加工特... 详细信息

简略综述了国内外飞机起落架用材的发展历程,重点介绍了目前国内外广为应用的飞机起落架用材300M钢(4OCrNi2Si2MoVA).分析了各合金元素对300M钢材料机械性能的影响;介绍了300M钢材料的真空热处理方法及优越性;分析了300M钢的切削加工特点及切削加工工艺,重点介绍了车、铣、镗、磨加工工艺;概述了300M钢的国内外研究热点问题及取得的研究成果;指出了300M钢的切削加工研究方向.

关键词：飞机起落架 300M钢高效加工

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简述某飞机起落架未收起故障解析处理

中文科技期刊数据库（引文版）工程技术 2022年第9期 230-233页

作者：汪勇上海飞机客户服务有限公司上海201101

起落驾驶飞机安全运行的重要部件,是飞机起飞,着陆等动作开展的必备系统,并且很大程度上决定了飞机能否安全运行。为了确保飞机的安全运行,需要对起落架的收放进行严格的检查。本文首先简述了起落架收放的电气原理和机械原理,探讨了故... 详细信息

起落驾驶飞机安全运行的重要部件,是飞机起飞,着陆等动作开展的必备系统,并且很大程度上决定了飞机能否安全运行。为了确保飞机的安全运行,需要对起落架的收放进行严格的检查。本文首先简述了起落架收放的电气原理和机械原理,探讨了故障原因查找的过程和故障原因的具体分析,通过故障树分析法对危险和故障进行了排查,并详细论述了故障处理以及预防措施。

关键词：飞机起落架故障分析处理方法

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飞机起落架的动力学分析与拓扑优化研究

机械设计与制造 2021年第10期368卷 81-85页

作者：赵知辛王琨汪杰张昌明陕西理工大学机械工程学院陕西汉中723000 陕西省工业自动化重点实验室陕西汉中723000

针对某型飞机前起落架质量大、收放困难等问题,利用三维软件建立了飞机前起落架的三维模型并将其导入于Adams中,建立了适应于Adams软件飞机前起落架的动力学仿真模型,然后对其进行了着陆动态仿真分析,仿真结果与实际非常吻合,并利用动... 详细信息

针对某型飞机前起落架质量大、收放困难等问题,利用三维软件建立了飞机前起落架的三维模型并将其导入于Adams中,建立了适应于Adams软件飞机前起落架的动力学仿真模型,然后对其进行了着陆动态仿真分析,仿真结果与实际非常吻合,并利用动力学分析得到的工况条件,基于变密度法与优化准则法对飞机前起落架扭力臂结构进行了拓扑优化设计,计算结果表明,在满足刚度与强度的条件下扭力臂质量减小了2.72kg,减小幅度为25.4%,对飞机起落架的结构优化设计具有一定的参考价值。

关键词：飞机起落架动力学分析拓扑优化变密度法优化准则法