摘要：起落架系统是飞机的关键部件之一，其工作性能直接影响到飞机起飞、着陆性能与飞行安全。因此，开展起落架收放系统的研究具有重大意义。运用仿真技术分析飞机起落架的运动学和动力学特性，对于降低飞机研发成本，提高飞机性能具有十分重要的工程意义。
本文以空客A320飞机起落架为对象，分析了A320飞机起落架的功能原理及收放运动；通过对其部件的强度计算，误差分析，确定强度是否满足要求。应用CATIA建立了A320飞机起落架的收放运动学分析模型，基于CATIA和LMS软件，以A320飞机起落架为对象进行了动力学仿真分析。
关键词：起落架，A320，收放系统，LMS，仿真分析
Abstract：The landing gear system is the key components of aircraft, whose working performance directly affects the flying security and the performance of aircraft’s take off. Thus, it’s meaningful to study the retraction system.It is very significative in the project for reducing costs of aircraft research and development and improving the performance of the aircraft to analyze the kinematics and dynamics characteristics of aircraft landing gear retraction system by using simulation technology.
This paper took the landing gear system of A320 aircraft as the object to analyze the principle of function and retractable movement; Through the strength calculation of its components, error analysis, to determine the strength whether meet the requirements. Application CATIA established the A320 landing gear for kinematics analysis model based on put CATIA and LMS software, to A320 landing gear for targets dynamics simulation.
Keywords: landing gear, A320, retraction system, LMS, simulation analysis
目 录
1 绪论……………………………………………………………1
1.1 起落架的概述…………………………………………………………1
1.2 飞机起落架的布置形式………………………………………………2
1.3 国内外研究现状………………………………………………………5
1.4 本文研究的主要内容…………………………………………………7
2 飞机起落架的分布及收放系统设计…………………………7
2.1 起落架的收放…………………………………………………………7
2.1.1 主起落架的收放方式………………………………………………7
2.1.2 前后起落架的收放方式……………………………………………8
2.2 A320飞机起落架分析………………………………………………8
2.2.1 A320飞机起落架的概述……………………………………………8
2.2.2 A320飞机起落架的收放分析………………………………………11
2.3 小结…………………………………………………………………13
3 起落架零件组的强度计算……………………………………13
3.1飞机前起落架的材料属性……………………………………………13
3.2飞机前起落架的整体约束和受力分析………………………………13
3.3 起落架的计算情况……………………………………………………15
3.4计算结果的分析与验证………………………………………………16
3.4.1 理论计算验证………………………………………………………16
4.运动模拟………………………………………………………24
4.1 A320起落架运动学仿真 ………………………………………………24
4.1.1 LMS Virtual.lab简介………………………………………………24
4.2 A320起落架多体运动学仿真…………………………………………26
4.2.1.A320前起落架运动仿真……………………………………………26
4.2.2 A320主起落架运动仿真……………………………………………31
4.3小结……………………………………………………………………34
参考文献…………………………………………………………35
致谢………………………………………………………………36
1.绪论
1.1 起落架的概述
起落架的结构形式一般有以下几种：有尾部旋转支点的后二点起落架，其主要载荷位于飞机重心前面的两个主轮上；有前旋转支点的前二点起落架，其主要载荷位于飞机重心后面的两个主轮上；左右翼尖下有护翼轮的自行车式起落架，在飞机对称面内重心前后各有一副主起落架。有尾轮的后三点起落架，在螺旋桨飞机上易于配置，便于利用气动阻力使飞机着陆减速，构造简单、重量较轻，其主要缺点是飞机在地面滑跑的稳定性较差，如果操纵不当飞机容易打转。此外，要求飞机三点接地着陆时，操纵比较困难。有前轮的前三点起落架，飞机纵轴线接近水平位置，驾驶员视界好，滑跑阻力小，起飞加速快。此外地面运动的方向稳定性好，滑行中即使重刹车也不容易翻转和倒立，着陆时两主轮先接地也易于操纵，其主要缺点是容易发生前轮摆振。自行车式起落架主要依靠两个主起落架承载和滑行，辅助用的护翼轮可以使飞机在停放时保持稳定。此种形式的起落架是为了解决机翼厚弦比不断减小，尺寸较大的主起落架难于收入机翼内这一困难而发展起来的，由于前面主轮承载较大，起飞离地比较困难。
起落架是飞机的起飞着陆装置，主要用于飞机的起飞、着陆、地面滑跑和地面停放。飞机在起飞滑跑、着陆接地和地面运动时会相对于地面产生不同程度的撞击，起落架应能承受并减缓这种撞击，从而减轻飞机受载。起落架还应使飞机在地面运动时具有良好的操纵性和稳定性。为了降低飞机在飞行时的阻力，起落架通常是可折叠收放的。
起落架的基本功能可归纳如下：
（1)支撑飞机机体，使之便于停放和运动。
（2)通过缓冲器吸收撞击能量。
（3)通过机轮刹车装置吸收水平方向能量。
（4)通过转弯操纵机构或者差动刹车控制飞机转弯和地面运动。
（5)减缓飞机滑跑时由于跑道不平导致的振动。
（6)为地面操纵(牵引、顶吊)提供附件。
其它功能有：通过起落架测量飞机重量与重心，对飞机装载量提供目测指示，通过折叠收放减低气动阻力，在起落架支柱上安装着陆灯，为驾驶员提供收放信号，为舱门机构提供连接凸耳等。
总之，起落架的作用是在飞机着陆运动状态时吸收着陆能量、减缓滑行振动以便使乘员不感到不适。
起落架减震系统可减少飞机着陆时和在跑道上滑行时机轮所承受的冲击载荷和颠簸载荷。这个系统包括起落架的缓冲器和机轮轮胎。缓冲器可以是油液的、气体的、橡皮的或弹簧的。现在广泛采用的缓冲器是油气式的，因为它能保证冲击能充分的变换成热能，而且还具有结构紧凑和使用可靠的特点。
.2飞机起落架的布置形式
起落架的布置形式是指飞机起落架支柱(支点)的数目和其相对于飞机重心的布置特点。目前，飞机上通常采用四种起落架形式：
图1.1 后三点式起落架
后三点式起落架：这种起落架有一个尾支柱和两个主起落架。并且飞机的重心在主起落架之后。后三点式起落架多用于低速飞机上，因此在四十年代中叶以前曾得到广泛的应用。目前这种形式的起落架主要应用于装有活塞式发动机的轻型、超轻型低速飞机上。
优点：
①在飞机上易于装置尾轮。与前轮相比，尾轮结构简单，尺寸、质量都较小。
②正常着陆时，三个机轮同时触地，这就意味着飞机在飘落(着陆过程的第四阶段)时的姿态与地面滑跑、停机时的姿态相同。也就是说，地面滑跑时具有较大的迎角，因此，可以利用较大的飞机阻力来进行减速，从而可以减小着陆时和滑跑距离。因此，早期的飞机大部分都是后三点式起落架布置形式。
缺点：
①大速度滑跑时，遇到前方撞击或强烈制动，容易发生倒立现象(俗称拿大顶)。因此为了防止倒立，后三点式起落架不允许强烈制动，因而使着陆后的滑跑距离有所增加。
②如着陆时的实际速度大于规定值，则容易发生“跳跃”现象。因为在这种情况下，飞机接地时的实际迎角将小于规定值，使机尾抬起，只是主轮接地。接地瞬间，作用在主轮的撞击力将产生抬头力矩，使迎角增大，由于此时飞机的实际速度大于规定值，导致升力大于飞机重力而使飞机重新升起。以后由丁速度很快地减小而使飞机再次飘落。这种飞机不断升起飘落的现象，就称为“跳跃”。如果飞机着陆时的实际速度远大于规定值，则跳跃高度可能很高，飞机从该高度下落，就有可能使飞机损坏。
③在起飞、降落滑跑时是不稳定的。如过在滑跑过程中，某些干扰(侧风或由于路面不平，使两边机轮的阻力不相等)使飞机相对其轴线转过一定角度，这时在支柱上形成的摩擦力将产生相对于飞机质心的力矩，它使飞机转向更大的角度。④在停机、起、落滑跑时，前机身仰起，因而向下的视界不佳。
基于以上缺点，后三点式起落架的主导地位便逐渐被前三点式起落架所替代，目前只有一小部分小型和低速飞机仍然采用后三点式起落架。
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