飞机起落架结构振动的非线性动力学研究现状及展望

飞机起落架是飞机地面停放、跑道滑跑、降落的过程中用于承受飞机重量、吸收撞击能量的一个关键受力部件,是为飞机提供滑行操纵和制动力的起飞着陆装置。飞机在路面滑跑时,由于跑道的不平整导致机身振动,飞机在着陆时,机身承受了来自地面的巨大冲击力,这些振动都会严重影响飞机的稳定性和安全性,降低飞行员和乘客的舒适度,甚至导致飞行事故。对飞机起落架振动的非线性动力学研究现状进行了总结,包括飞机起落架结构振动的非线性动力学行为机理、起落架冲击和垂向振动及控制、起落架摆振及控制等方面。对起落架结构振动的非线性动力学、主动及半主动控制的研究前景进行了展望。     

考虑杆件自重影响含间隙铰机械臂的抑振策略

以含间隙3R串联机械臂为研究对象,针对含间隙机械臂关节铰内碰运动干涉的可能性,利用运动学方程以及达朗贝尔原理推导含间隙机械臂的动力学方程,并根据动力学方程分析机械臂各杆件质量对动力学行为的影响.在SolidWorks中建立含间隙3R串联机械臂三维模型,通过将各杆件定义为不同的机械臂常用的材料从而达到调整各杆件质量的目的.基于科学软件得出不同杆件自重影响下含间隙铰机械臂的动态激振特征参数.结果表明:通过选择不同制造材料实现机械臂杆件质量按序递减的调整策略,对含间隙铰机械臂的动态抑振具有明显的实际效果.     

考虑碰撞和阻尼的弹性机构动力学分析

为了分析机构构件的结构阻尼对含间隙机构振动特性的影响,采用非线性弹簧阻尼模型描述间隙副的碰撞接触力,基于运动弹性动力分析理论,在建立多间隙副机构刚体动力学模型的基础上,考虑构件的结构阻尼特征,建立了多间隙副机构弹性机构动力学模型;通过数值计算,分析了间隙副副元素分离碰撞及构件结构阻尼对机构动态特性的影响.分析结果表明,运动副间隙使弹性机构振动增大,而构件的结构阻尼特性对抑制弹性振动有较明显的效果.     

飞机起落架动力学建模及地面运动仿真

为足够真实地仿真飞机的地面运动,在不简化起落架结构形式和受力方式的基础上提出了一种适用于高时效性、高逼真度的起落架动力学建模方法.本文模型通过计算每个起落架的机轮触地点、缓冲器压缩行程和压缩速率、缓冲器受力及地面摩擦力,能得到所有起落架相对于飞机的力和力矩.将其与气动、发动机集成后,可模拟飞机任意状态下的地面运动.仿真结果表明:该起落架动力学模型可实现落震、转向、刹车等起落架基本功能,能有效反映飞机地面运动的真实特性.本文模型加载到带运动平台的飞行模拟器后,飞行模拟器可提供给飞行员逼真的起降感受.     

运动副间隙对递纸牙运动规律的影响分析

从定量角度研究了运动副间隙与递纸牙运动规律之间的相互关系。在假定运动副受力为连续接触模型的条件下 ,利用差分方程求出了运动副间隙与递纸牙运动精度之间的相互关系。运动副间隙越大 ,递纸牙运动轨迹误差就越大 ;机器速度越高 ,运动副间隙对递纸牙运动精度的影响就越大。运动副间隙只有严格控制在 2 0μm以内 ,才能保证递纸牙运动轨迹偏差控制在 1 0 0μm之内。要保证递纸牙的运动精度满足要求 ,除了各运动副间隙必须严格控制外 ,还必须采取靠山等类似机构来消除运动副间隙所造成的递纸牙运动轨迹偏差     

飞机起落架位置误差计算与分析

针对飞机维护资料中仅给出收放机构转动副间隙许可值而未给出起落架位置误差许可值,致使日常维护中无法对起落架性能进行评估的状况,首先建立理想状态的起落架位置方程,其次对收放机构进行静力分析,最后基于连续接触模型,建立起落架位置误差计算模型。将该计算模型应用于某型飞机上,计算得出了起落架位置误差许可值,分析了转动副间隙对起落架位置误差的影响特征。工程应用情况表明,计算模型正确,其计算与分析结果可用于建立一种起落架性能评估和维护的新方法。     

考虑摩擦的含S副间隙6-SPS机构动力学分析

利用拉格朗日方程建立了理想并联机构的动力学方程,并利用连续接触模型得到了含间隙S副6-SPS并联机构的动力学方程,该机构动平台上6个运动副全部含有间隙.把动平台S副间隙简化为一个无质量连杆,其长度用随机函数表示,并在机构间隙的变化速度与机构运动速度之间建立函数关系,用机构运动速度表示机构间隙的变化速度.把动平台上6个运动副简化为一个推力轴承,研究摩擦对机构的影响,分析机构所受到的摩擦力矩.通过求解机构的动力学方程,得到机构的动力学特性曲线.结果表明:机构间隙和运动副摩擦对动力学特性都有影响,计算油膜黏性摩擦力矩时引入随机函数,使运动副球体的运动更接近真实状态.     

计及间隙的运动副和机械系统动力学的研究进展

基于近年来计及间隙影响的运动副建模以及含间隙机械系统动力学的研究, 综述间隙运动副连续接触模型、经典碰撞模型、连续接触力模型以及旋转副三维间隙模型等的研究进展, 介绍间隙模型在机械系统动力学非线性特性分析、性能评价与可靠性评估等方面的应用情况, 详细探讨考虑黏滞–滑动过程和接触表面形貌的间隙建模、共形接触建模、不确定参数的含间隙系统动力学分析、运动精度评估以及运动副间隙设计等未来应重点研究的若干关键技术问题。     

考虑机翼柔性的磁流变减振起落架落振动力学分析

为研究飞机着陆过程中机翼柔性对磁流变起落架落振全过程动力学特性的影响,建立了集成单出杆磁流变减振器的飞机起落架落振动力学模型,并通过台架试验进行验证,进一步探究了柔性机翼飞机的磁流变起落架落振特性。考虑磁流变减振支柱内部尺寸、压力和流量变化、磁流变液特征,推导了磁流变减振起落架的磁流变阻尼力、压缩气体弹簧力、小孔阻尼力等集总参数动力学模型,并在Adams/View环境中建立磁流变起落架虛拟样机,模拟起落架落振台架试验工况进行仿真研究,仿真与试验对比结果表明,起落架总载荷峰值、垂直过载、动行程及轮胎压缩量相对误差均在10%左右。进一步地,将某型无人机的机翼简化为等截面悬臂梁,建立了考虑机翼柔性的磁流变减振起落架刚柔耦合动力学模型并进行落振动力学仿真分析,结果表明：机翼柔性会降低磁流变起落架减振系统载荷峰值和减振器最大行程;当磁流变减振器的输入电流分别为0、1.2 A时,减振前期机翼产生变形载荷的峰值分别为起落架系统总载荷峰值的0.40%、0.41%,减振后期分别为1.96%、4.16%,落振时柔性机翼弯曲变形所吸收的冲击动能大部分是在减振后期释放;通过改变输入电流实现磁流变减振器输出阻尼...     

含间隙3-CPaR&R1R2混联机构动力学分析

为研究关节间隙对混联机构动态特性及混沌现象的影响,以3-CPaR&R_1R_2混联机构为研究对象,考虑转动副关节间隙并基于弗洛雷斯(Flores)接触力模型和修正的库伦(Coulomb)摩擦模型,分别建立了含间隙关节元素间的法向接触力和切向接触力模型,进而基于拉格朗日方程建立了含关节间隙混联机构动力学方程.通过数值仿真分析了不同驱动速度和间隙尺寸对机构动力学特性及混沌现象的影响,同时探讨了机构稳定性与关节元素碰撞的关系.研究结果表明:增加驱动速度与减小间隙尺寸可使机构混沌现象减弱,改善机构动态特性;机构稳定性与碰撞过程中关节元素间的冲击现象相关,且随着冲击现象的加剧机构稳定性降低.     

前起落架刚度对无人机起飞滑跑性能的影响

为解决无人机在起飞滑跑阶段前起落架压缩量变化引起升阻特性变化的问题,综合考虑发动机转速、螺旋桨效率以及地面摩擦力等因素,建立无人机的地面滑跑模型。研究了前起落架刚度变化对无人机起飞滑跑性能的影响,并利用Simulink建立了全机仿真模型。结果表明：在起飞重量一定时,整机升力系数随前起落架压缩量变化量线性变化,随着前起落架刚度增大,无人机三轮滑跑距离、前轮离地迎角以及前轮离地速度均在一定程度上减小。仿真结果与理论分析相符,验证了模型的有效性。     

起落架非线性结构对飞机前轮摆振的影响

假设前起落架支柱上端固支,并且给出了用以描述六自由度的前轮摆振运动的非线性微分方程组,使用谐波平衡法研究了考虑支柱弹性影响,具有库仑摩擦及非线性阻尼的前轮摆振系统的稳定性问题。采用优化特征值实部的方法,确定了非线性摆振系统的极限环以及临界参数曲线。结果表明,起落架结构的非线性项对前轮摆振稳定区域有着重要的影响。     

前轮主销后倾角对汽车自激摆振影响研究

文章为了获得前轮主销后倾角对汽车自激摆振影响的机理,以国产某型非独立悬架汽车为样车,建立了考虑主销后倾角产生转向系附加刚度的摆振系统三自由度模型,选用了Pacejka H.B.轮胎模型对样车自激摆振动力学行为进行数值分析。在后倾角α=4°时,不考虑后倾角α产生的转向附加刚度时样车自激摆振速度区间为34～92km/h;考虑后倾角α产生的附加刚度时样车自激摆振速度区间为41～76km/h,表明α产生的转向附加刚度有减小自激摆振速度区间的功能,但随着α增加,样车自激摆振速度区间加大。     

滤波白噪声法的单轮起落架滑跑模型

采用Simulink工具箱和滤波白噪声法生成了各等级道面不平度,按照不平度空域不变,同平整度等级道面振动幅值相同的原则,重点讨论了白噪声生成过程中的参数取值问题。在此基础上考虑起落架缓冲器和轮胎系统的受力情况,建立了升力影响下的单轮起落架滑跑模型,仿真研究了道面平整度和速度耦合作用下机轮动载系数的统计变化规律。计算结果表明:动载系数均值与道面不平度的等级无关;动载系数标准差随滑跑速度的增大而持续增大,但存在与系统固有频率相关的最敏感速度;根据3σ准则确定的动载系数最大值随滑跑速度的增大先增大后减小,速度较小时对道面的动载作用更显著;随着IRI数值的均匀增大,起落架模型由于油液二次阻尼的影响,累计相对位移增速越来越小。     

前轮自激摆振分岔特性研究

根据非线性理论研究了某非独立悬架汽车前轮自激摆振的分岔特性.利用非线性系统Hopf分岔发生的条件编制计算自激摆振分岔车速的MATLAB程序,绘制了不同转向结构参数、轮胎结构参数以及前轮定位参数对应的右车轮摆角幅值随车速变化的分岔图,分析了各参数对自激摆振的影响.结果表明,某些参数变化导致自激摆振发生时最大振幅所对应的车速改变;转向机构刚度、轮胎侧偏刚度和拖距对自激摆振的幅值影响较大.     

轮胎力学特性对飞机前轮摆振的影响分析

应用Smil1ey轮胎力学理论建立了轮胎力学特性模型，以该模型为基础，研究了轮胎侧向刚度和轮胎充气压力对飞机前轮摆振的影响。结果表明：轮胎侧向刚度和轮胎充气压力是影响飞机前轮摆振的重要参数，增加轮胎侧向刚度对摆振不利，增加轮胎充气压力有利于防止摆振。     

应用于螺旋锥齿轮热后精加工的珩齿技术研究

分析了基于交错轴传动的珩齿原理，导出珩磨轮与被珩齿轮在啮合点处的相对滑动速度的数学模型，根据该数学模型可以判定珩磨轮的节锥面是由珩磨轮齿数、公法线和与珩磨轮轴线平行的平面夹角所确定．在建立的珩磨轮齿面准均布网格点上，采用法线投影法计算各点的极限拨模导程，并通过比较凸齿面上最小拔模导程的最大值和凹齿面上最大拔模导程的最小值来判定是否存在拔模干涉．针对出现的拨模干涉，提出了拨模导程的优化方法，以及干涉的修正方案和齿面光顺过程．给出的珩磨轮设计的部分计算实例表明，珩齿技术可以在工业精加工方面得到广泛应用．