飞机起落架形式特点及要求

摘要I摘要飞机设计中起落架的设计是重要环节之一,起落架的主要任务是对飞机起支撑和降低飞机震动，同时使飞机的承力状况得到改善,飞机上乘员的舒适感受和安全必须得到保证，因此飞机起落架应能承受各种状态下较大的运动载荷并能减缓这种撞击。起落架设计包括的内容庞杂,涉及的学科广，因此关于起落架的研究一直在进行中。运用仿真技术对起落架进行分析,不仅会大幅降低在每一架飞机上的花费,对于提高飞机性能具有十分重要的意义。本文基于起落架动力学分析方法及建模方法，学习在ADAMS/Aircraft建立起落架模型及仿真分析的方法。关键词：前起落架，学习仿真方法ABSTRACTIIABSTRACTAircraftlandinggeardesignisoneoftheimportantlink,inthedesignofthegearisthemaintaskofthesupportontheplaneandlowerplane,planebearingconditionimprovedatthesametime,thecomfortablefeelingofpassengersontheplaneandsafetymustbeguaranteed,sotheaircraftlandinggearshouldbeabletowithstandaloadlargemovementundervariousstatesandcanslowdowntheimpact.Thedesignoflandinggeariscomplexandinvolvesawiderangeofdisciplines,sotheresearchonlandinggearisalwaysinprogress.Usingsimulationtechnologytoanalyzethelandinggear,notonlywillgreatlyreducethecostofeachaircraft,forimprovingaircraftperformancehasveryimportantsignificance.Basedonthelandinggeardynamicsanalysismethodandmodelingmethod,thispaperstudiestheestablishmentoflandinggearmodelandsimulationanalysismethodinADAMS/Aircraft.KeyWords：nosegear，Learningsimulationmethod目录III目录第1章 绪论 11.1课题背景和意义 11.2国内外起落架仿真研究的发展 11.3本文研究内容 2第2章 飞机起落架形式特点及要求 32.1飞机起落架概述 32.1.1飞机起落架的简要发展历程 32.1.2飞机起落架的配置形式 82.1.3飞机起落架的主要功能 102.1.4飞机起落架的主要组成 102.1.5飞机起落架设计要求 112.2飞机起落架动力学问题 122.3本章小结 13第3章 前起落架落震虚拟样机的建立及仿真 143.1ADAMS软件简介 143.1.1ADAMS软件特点 143.1.2ADAMS软件优势 153.2前起落架落震虚拟样机的建立 153.2.1选择模板建立并修改前起落架子系统 153.2.2建立并修改轮胎子系统 223.2.3建立装配 243.3前起落架落震仿真分析 253.3.1落震仿真分析 253.3.2正常着陆设计重量的落震仿真分析 253.3.3最大着陆设计重量的落震仿真分析 263.3.4充填参数容差的落震仿真分析 263.3.5储备能量的落震仿真分析 283.4仿真分析 28IV3.5本章总结 29第4章 工作总结与展望 304.1工作总结 304.2研究展望 30参考文献 31致谢 32外文资料及译文 36第1章绪论1绪论课题背景和意义起落架是为了避免飞机在地面进行各种状态的运动产生过大的载荷对飞机造成影响,然而,起落架设计在我国还是初期阶段，起落架静态和动态特性都是研究人员考虑的核心。起落架需要承受较大的运动载荷并耗散冲击,才能满足乘员对飞机舒适性以及安全性的需要。所以为了满足飞机以及人们的需要，起落架必须满足以下要求:（1）地面良好运行。（2）着陆撞击平稳性。（3）安全可靠性和经济耐用性。在飞机设计中起落架的缓冲能力是研究重点，而在起落架中担任缓冲职责的则是缓冲器和轮胎，其中，轮胎在整个缓冲过程中只是起到辅助作用，大幅的减震还是得依靠缓冲器，如果它的缓冲性能达不到要求，那么起落架在短时间的使用或者承受较大运动载荷后就可能出现各种各样的问题，甚至报废以及影响乘员安全，所以提高缓冲性能是提高起落架使用寿命的关键。为了保证飞机在地面的各种运动状态的稳定，起落架必须具有精良的缓冲能力。飞机设计中一个非常重要的部分就是起落架设计，起落架设计必须要经过反复设计才能完成的，是非常复杂的过程，所以需要花费大量时间进行起落架的设计，而且效率不高。除此之外，起落架分析和设计往往需要实验装置。仿真技术往往能够更好的替代实物实验装置。仿真技术的优势在于成本低、试验容易、精度高等,同时可以提高设计的质量和效率。在起落架设计优化的同时，仿真软件使用和维护费用低为国家节省大笔的科研资金。在起落架设计的过程中,在软件上仿真,然后依靠仿真结果,适当地修改设计数据,进而达到改良设计,达到提高设计精度和效率的目的。国内外起落架仿真研究的发展电子科技大学成都学院本科毕业论文2从各种的文献来看,我国起落架仿真的研究通常集中在某一个机构或部件上，但是在整体化仿真研究中,由于我国在各方面的不足，对于起落架的动力学特性研究不够，但是这些研究是改善飞机起降以及地面运动的关键研究，所以这些研究也是起落架设计中的重点。起落架现代设计技术相关的研究我国正在进行,并取得了一定收获,例如变油孔双腔缓冲器的设计技术、飞机前轮防摆技术等，可是与国外研究相比,我国的研究成果没有形成完整的系统体系,没有成为设计人员的工具,更没有形成一套高精尖的起落架专业软件系统,但是我国研制能力依然严重不足，在研制过程中依然消耗大量的人力物力，并且还需要大量研制的时间。在国外各行业应用现代设计技术都取得的巨大经济效益，在起落架行业,国外大力发展和推广起落架现代设计技术。同时,起落架可靠性设计体系已经被国外主要起落架生产厂商所重视，它早已在产品的研制与生产中得到使用。国外在运用起落架先进理论研究与现代设计技术的基础上,已经研制出了专门针对起落架研究所使用的软件系统，这些软件可以节约大量的资金和时间,起落架的研制与生产也早已使用到这些软件。本文研究内容本文研究内容是飞机前起落架落震仿真分析。首先在ADAMS/Aircraft数据库中调用建立起落架模型所需要的子系统，再对其进行转配，然后带入相关参数并得到相应的数据图表和曲线，最后根据图表和曲线中的数据得出结论。本文研究内容如下：第一章分为两个部分，首先概述了课题研究的背景，然后简单介绍了国内外飞机起落架仿真的发展。第二章概述了飞机起落架的简要发展历程，以及讨论了飞机起落架的主要功能和组成，最后简要讨论了飞机起落架的动力学问题。第三章对ADAMS软件进行了介绍，简要介绍了软件的特点和优势，然后建立前起落架虚拟样机，再进行仿真分析，最后得出仿真结论。第四章论文总结和展望，针对本论文研究内容所做工作进行总结，然后进一步提出关于飞机起落架落震的研究方向。第2章飞机起落架形式特点及要求3飞机起落架形式特点及要求飞机起落架概述飞机起落架承担着飞机安全起降的重要任务是飞机的关键受力部件。在如今这个年代，飞机的首要任务是保障乘员的生命安全，其次是保证乘员有舒适的乘机体验，因此起落架的作用就显得尤为突出。随着人们对飞机性能要求的提高，起落架的性能要求也在提高，因此起落架的设计在飞机设计中所占比重同样在提升,更大的困难也在逐渐等待着科研人员去克服。由于起落架的设计复杂，所以需要多个专业共同合作完成，才能设计出强度高、坚固耐用以及质量尽可能小的起落架。飞机起落架的简要发展历程20世纪初,可以称得上是正真的飞机出现了，它不仅可以搭载人员升空（虽然不高），可以进行短时间的持续飞行，最重要的是它有了能推动前进的动力，它就是莱特兄弟所制造的“飞行者一号”。然而在这架飞机上,并没有出现如今模样的起落架,它的起飞着陆都是用简易装置辅助完成。如图2.1所示,就的“飞行者一号”。图2.1飞行者1号电子科技大学成都学院本科毕业论文4在莱特兄弟的飞机成功飞行后，人们开始尝试将起落架装在飞机上，例如Santos-dumont(山度士・杜蒙)所制造的“飞机一14BIS”，虽然采用极其简单的起落架结构，但是却为后来的起落架发展改进奠定了基础。该飞机的结构外形和性能参数如图2.2所示。图2.2Santos-Dumont的“飞机一14BIS战争摧残着人类，但是战争也让科技飞速发展，让飞机的发展和改进大步迈进。一战时期，飞机得到人们的重视，人们开始意识到飞机起降性能的重要性，从那时开始减震起落架得到使用，最初是使用橡皮绳缠绕在轴上从而达到减震效果(见图2.3(a))。随着科技的发展，着陆减震开始得到越来越多的发展和改进。图2.3典型的橡皮缓冲支柱和油一气式缓冲支柱(a)橡皮缓冲支柱;(b)油一气式缓冲支柱第2章飞机起落架形式特点及要求5随着飞机的不断开进，对起落架的要求越来越高，也就是说对起落架的效率要求也在增加，起落架如果继续采用橡皮绳式将达不到相应要求,因此科研人员不得不采用其他减震方案，但得到的收益都达不到要求。直到1918年才采用油-气式支柱,典型的油-气式缓冲支柱如图2.3(b)所示。各种缓冲支柱类型的效率/质量对比如图2.4所示。图2.4各种缓冲支柱类型的效率/质量对比从大量的研究与实验来看，油-气式的结构的优点多于其它类型的缓冲支柱。通过对比它是众多类型缓冲支柱中效率最高的,不但如此，而起通过对比其它缓冲支柱来看，它的能量耗散也是最好的。通过上述内容不难看出为什么大多起落架的缓冲器都采用此结构，也正是由于它的优越性能，也让飞机得到了发展与改进。随着飞行速度的提高,固定式的起落架阻力太大，为减小飞行的阻力，所以人们将固定式改为可收放式。起落架采用支柱式或者摇臂式可进行收放操作，可以减小飞机在飞行时的阻力，因此它们开始逐步取代了架构式的起落架。如图2.5所示的就是当年的飞机以及起落架结构。图2.5架构式起落架结构示意图和20世纪二三十年代的飞机(a)架构式起落架;(b)20世纪二三十年代的飞机电子科技大学成都学院本科毕业论文6如图2.6是支柱式起落架和摇臂式起落架的结构示意图。随着飞机在不断发展和改进，对起落架的要求也越来越高，因此起落架的结构形式也在不断的发展和改进，但仅仅改变起落架的结构形式还不够。起落架的缓冲器内部结构也得与时俱进，不断做出与飞机相匹配的结构，也就是说油-气式的缓冲器的内部也在随飞机的改进而改进。研究发现双动式的缓冲支柱在吸收能力方面是很优秀的,同时，它对于飞机在地面运动所产生的动载荷能有效的降低。单动式和双动式缓冲支柱的结构示意图及缓冲性能对比如图2.7所示。改善飞机在地面运动时的撞击吸收能力是这种双动式缓冲支柱的特点之一。双腔式缓冲器具有低压腔和高压腔，当调整充入两腔的气体体积以及气体压力时，腔室所能储存的能量也在发生相应的变化,这就使得缓冲器的缓冲能力也在发生相应的变化。虽然缓冲器的腔体是设计的重点内容之一，但是，俗话说细节决定成败，所以缓冲器内部很多的细节优化也是研究的重中之重。通过在缓冲支柱活塞内加一个阀门，这个阀门是由弹簧控制，当载荷超过弹簧载荷时，阀门就会被打开,从而改进缓冲支柱的弹簧速率。图2.6支柱式起落架和摇臂式起落架的结构示意图(a)支柱式起落架(I)—起落架结构；(Ⅱ)—支柱上位锁示意图；(Ⅲ)—支柱下位锁示意图1—横梁；2—支柱；3—减摆器；4—回转卡；5—活塞杆；6—轮叉；7—机轮；8—放电第2章飞机起落架形式特点及要求7垂；9—轮轴；10—机轮温度显示器；11—转轴；12—卡环；13—收放作动筒；14—锁销；15—止动块；16—弹簧；17—注油嘴；18—摇臂；19—锁环；20—螺栓；21—挡块；22—弹簧；23—锁槽(b)摇臂式起落架1,2—起落果固定接头卡；3—机翼内撑梁；4—上位锁；5—斜撑杆(收放作动筒)：6—支柱:7—牵引耳片；8—支柱上位悬挂环；9—摇臂；10—机轮；11—缓冲器；12—大梁；13—横梁；14—起落架位置指示器图2.7单动式和双动式缓冲支柱的结构示意图及缓冲性能对比（a）单动式和双动式缓冲支柱；（b）缓冲性能对比图2.7(b)所示为两种形式缓冲支柱的行程及能量比较。在1.0~2.0单位载增量范围内,双作动缓冲支柱的行程及对应吸能能量较单动式缓冲支柱大得多。上世纪70年代以来,随着科技的进步和人们对交通工具要求的提高，飞机着陆的减震研究一直在进行着，减震方案也是层出不穷。在当时的年代，出现了一种交通工具，它就是气垫船，科研人员受这种船的启发，得到一种新的飞机着陆减震方案—为飞机装上起点装置。就像气垫船一样，飞机的下部被装上了气垫装置，在气垫与地面的接触面上布满小孔，气垫中空气经由小孔排除。这样就使得电子科技大学成都学院本科毕业论文8气垫与地面之间行成了一层空气膜，也就尽可能减小了气垫与地面的摩擦，从而起到减震效果。通常的起落架，例如油-气式缓冲器的起落架，都是通过支柱中的油液的压缩来吸收飞机着陆时的装机能量。而装有气垫式起落装置的飞机是通过压缩气垫与地面间的大量流体来实现减震效果。如图2.8(a)所示是澳洲野狗“Dingo”"水陆两栖轻型飞机。当使用为C-119设计的系统时,气垫起落系统和常规起落架的减震性能是很相似的(见图2.8(b))。图2.8澳洲野狗“Dingo”及C—119飞机气垫起落架系统的能量吸收(a)澳洲野狗“Dingo”；（b）C—119飞机气垫起落架系统上世纪70年代，气垫式起落装置只是众多关于飞机着陆减震方案中的一种,科研人员不仅对着陆减震装置的改变做了研讨与实验，同时，关于将控制系统融入起落装置中也一直在进行着研究。由于对飞机要求的提高，对起落架的要求也在提高，起落架的复杂程度也在提高，此时控制系统的加入，会使得起落架各个部件配合更紧密，起落架的性能也能相应提高，因此对于控制系统的加入，研究人员会投入更多的尽力研究。飞机起落架的配置形式起落架的配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。以下四种是如今常用的配置形式:后三点式:包含三个支点，两个支点（主轮）在飞机重心前且对称排布，机尾处是第三支点（尾轮），低速飞机多用此结构。具有这种起落架的飞机更容易减速，同时这种形式结构简单，重量较轻，但是这种飞机在地面运动不稳定。第2章飞机起落架形式特点及要求9前三点式:包含三个支点，在飞机重心后两个支点（主轮）对称排布，机身前是第三支点（前轮），为避免飞机起飞时机尾擦地，通常在可能接地处装有保护用的装置。高速飞机大多采用此结构。具有这种起落架配置形式的飞机，地面滑行稳定，着陆时易操纵，驾驶员在飞机地面运动时拥有较好的视野；但是此结构的大部分载荷都由前起落架承担，前轮摆振出现的几率较大。自行车式:机身的下部以及飞机的重心前后各有一组主轮,还具有翼下支柱,即在飞机的左、右机翼下各有一个辅助轮。多支柱式:由于飞机的体积增大，运载量的增大，起落架对跑道压力在增大，如果继续采用上述几种配置形式，起落架的结构可能破坏，跑道也可能遭到损坏。因此，在前三点式起落架的基础上，多支柱式起落架得以衍生。如波音747、C-5A等大型客运或货运飞机都采用此配置。此配置改善了在粗糙的地面运动时的受力状况；在飞机起飞时，飞机的起飞仰角可增大，防止机尾擦地；机尾在着陆时触地的可能性降低。显然,跑道的压力也随着支柱和机轮的增加而降低,增加起降的安全性。电子科技大学成都学院本科毕业论文10虽然以上四种都是起落架的配置形式，但是它们所适用的飞机类型却不相同，低速小型飞机适用后三点式，高速飞机适用前三点式，大型飞机适用多支柱式。目前为止，前三点式起落架是大多飞机所采用的形式。飞机起落架的主要功能飞机起落架是用于飞机在各种状态下支撑飞机，同时在飞机起降时吸收冲击，降低飞机颠簸幅度，使飞机趋于平稳的重要部件。其主要功能包括：1)飞机在地面运动时承受各种载荷；2)耗散飞机在着陆冲击和在粗糙的地面运动时的能量,避免强烈振动对飞机造成影响；3)在飞机着陆后,飞机前进的动能大部分由起落架耗散，使飞机快速减速，减短飞机滑行距离；4)在飞机地面运动过程中,改善飞机的运动状态。飞机起落架的主要组成从如今世界上的飞机来看，飞机的起落架形式大体分为两类，一类是在飞机的任何状态下都不会发生改变固定式起落架；另一类是可收放式，当飞机在空中时可以收进轮舱以减小空气阻力，当飞机在地面运动时可放出起落架起到减震以及控制地面运动。小型且低速的飞机大多采用固定式，后者是目前使用最多的结构形式。由于可收放式使用广泛，且固定式结构较为简单，因此在这里主要介绍可收放式起落架的几个重要组成部分，如下：1)支柱；2)缓冲器(有时为支柱与缓冲器合一的缓冲支柱)；3)机轮系统(含机轮、轮胎和刹车装置,若在水上起降则为浮筒,若在冰雪上起降则为滑橇)；4)支撑或收放机构。典型的可收放式起落架的组成示意图如图2.9所示。第2章飞机起落架形式特点及要求11图2.9可收放式起落架组成1—收放结构；2—支柱；3—缓冲器；4—机轮；5—轮胎飞机起落架设计要求起落架设计作为在飞机飞机设计中的关键环节，它的要求也不简单，在设计时，它的结构设计必须与飞机的机体结构相匹配，同时它还有作为起落架所应具备的功能：1)起落架应具有优秀的减震性能,除此外应能较快耗散冲击动能,使飞机在着陆后的波动很快减小,并且使飞机稳定下来。在粗糙的地面上滑行时,起落架应使飞机避免产生太大的抖动,避免破坏乘员的舒适体验。2)起落架应使飞机在地面滑跑稳定、易操纵和适应性强。3)起落架刹车能力强，着陆地面滑跑距离应尽量缩短，当然如果飞机发生意外情况，需要在起飞前刹住飞机。4)不同类型的飞机的载重能力不同以及不同飞机的起落架配置形式不同，所以它们对机场跑道的压力不同，所以在不同的机场对起落架轮胎的压力和起落架配置形式要求不同。5)起落架必须与飞机配合使用，所以在安装起落架时，它与飞机的连接必须符合要求且牢靠。电子科技大学成都学院本科毕业论文126)防护要求。乘员区、驾驶舱都应被保护，不让起落架破损物进入；当然也得保证不会造成燃油泄漏。飞机起落架动力学问题作为飞机的重要组成部分,起落架需要考虑飞机在静止不动所受静载荷的力学问题，同时更必须要考虑飞机在各种运动状态下的动力学问题。随着现代社会对飞机的需求增大，对飞机的性能要求也在增大，起落架也不得不不断进行改进，为了起落架达到更好的性能，它的复杂程度也在上升，早已不像起落架刚被使用在飞机上时那样简单了。它包括大量的控制系统和复杂装置。倘若在飞机起降或者地面运动时，起落架的一个或者多个系统没有工作或者配合不协调，这样就会造成飞机产出剧烈颠簸或者出现重大事故，所以这些系统的协同工作时重点。同样，在众多系统的工作过程中所出现的动力学问题，研究人员也必须投入大量精力。起落架性能的好坏体现在它减震性能的好坏，而减震性能的好坏又由动力学特性决定，因此，研究起落架的动力学特性是关键。以下是起落架在设计时所遇到的动力学问题：1)落震动力学；2)着陆与滑跑动力学；3)收放动力学；4)摆振动力学；5)地面操纵动力学；6)舰载飞机起落架起飞、着舰动力学；7)起落架动力学控制。这些都是在起落架设计、制造以及试验过程中较为重要的动力学问题,同时,也是起落架装置动力学研究领域中较为主要的研究课题。本章小结本章介绍了起落架的简要发展历程，详细讨论了起落架的配置形式、主要功第2章飞机起落架形式特点及要求13能、主要组成、设计要求，最后阐述了起落架的动力学问题，为起落架的仿真分析的探索奠定了基础。电子科技大学成都学院本科毕业论文14前起落架落震虚拟样机的建立及仿真ADAMS软件简介目前常用的虚拟样机技术软件是ADAMS。ADAMS是AutomaticDynamicsAnalysisofMechanicalSystem的缩写,为原MDI公司开发的著名虚拟样机软件。ADMAS软件拥有多模块系统,其中核心模块为ADAMS/View用户界面模块、ADAMS/Solver求解器和ADAMS/Postprocessor专用后处理模块。ADAMS/View：此模块是创建几何模型所在的图形环境,用户是这个模块的主导者,在此模块用户既可以支持用户对模型进行布尔运算，同时当用户缺少所需要的集合模型时，用户可以随时从数据库中提取所需的几何图形。用户可以在此模块中迅速完成建模，因为它还为用户提供所需的力、力矩和约束库。十分方便和人性化。ADAMS/Solver：此模块是ADAMS软件的重要模块，就如同人的心脏或者汽车的引擎。ADAMS/Solver有各种建模和求解选项,可有效解决各种工程应用问题。ADAMS/Postprocessor：当用户需要得到高性能动画或者需要从模型仿真中得到所需的数据曲线图，这时就必须得使用此模块进行操作,该模块使得ADAMS所得结果更便于用户观察和研究。ADAMS/Postprocessor可以和ADAMS/View共同运行,当然它也能独立运行不依靠ADAMS/View。ADAMS软件特点1.新的在线帮助系统以及PDF格式文件，方便打印2.输出线形模型可用在NASTRAN中进行进一步的振动性能分析3.在3D接触分析中，用于处理球体新的分析方法4.仿真过程中时变累计质量的计算5.对频响仿真节点的应力和应变结果的曲线绘制6.MDAdams/CarMechatronics汽车机电模块第3章前起落架落震虚拟样机的建立及仿真157.C++Solver支持Adams/Car8.更精确的动态悬架分析9.用于轮胎分析的新试验台ADAMS软件优势ADAMS是一款机械系统动力学仿真分析软件,它的权威性和实用性在业界都得到了肯定，因此长期以来其全球市场份额一直保持在半数以上。用户可以在ADAMS上创建自己需要的几何模型或者负载的机械模型，完成模型创建后用户也可以带入在实际工况下模型所需要的数据，然后得到所需要的动画或者图形曲线，曾经复杂的过程在ADAMS中得以简化。利用ADAMS软件,用户可以快速、简单地创建几何模型，它可以是简单的也可以是复杂机械系统。几何模型既从其它软件中传过来，同时用户也可以根据需要自己在ADAMS中自行创建，然后,根据需要在所得的几何模型上进行相应的操作。最后进行仿真测试，当然，模拟情况与实际情况相当近似,机械系统在实际情况的运动过程就可以由仿真结果代替。曾经完成建造和测试的工作需要大量的人力物力以及时间,如今短时间内就能轻松完成,并且我们可以提前知道真实样机在实际工况下的工作情况，这都归功于ADAMS软件的使用。前起落架落震虚拟样机的建立选择模板建立并修改前起落架子系统在StandardInterface模式下用户无法自建模型，所以只能在共享数据库现有模型的基础上进行修改。为了减少修改模型的工作量和难度,尽量选择与实际起落架结构相近似的模板来建立子系统。建立前起落架子系统:1)启动ADAMS/Aircraft并进人StandardInterface模式。2)在File菜单中点击New选项.选择Subsystem选项,弹出对话框如图3.1所示。电子科技大学成都学院本科毕业论文16图3.1建立子系统对话框3)在如图2.6所示对话框的SubsystemName一栏中填写新建子系统的名称。4)在MinorRole的下拉菜单中选择front项。5)在TemplateName一栏中双击鼠标左键,弹出共享数据库的文件选择对话框，如图3.2所示。根据实际起落架特征，选择结构相近似的模板。图3.2文件选择对话框6)点击建立子系统对话框中的OK按钮完成子系统建立。为了避免后续产生产生意料之外的错误情况，我们在对起落架子系统进行修改和后续工作开展前，对单位设置的检查以及对与之相关的基本设置的检查都是必不可少的环节。第3章前起落架落震虚拟样机的建立及仿真17单位设置的修改:1)在Settings菜单中点击Units选项，单位设置对话框如图3.3所示，2)在如图2.8所示的对话框中按照实际需要选择各种单位搭配,点击OK按钮。图3.3单位设置对话框我们不能期望数据库中的模板与实际的模型相同，因此当我们使用数据库中的模板模型时，就必须对其进行相应的修改,修改的内容主要包括:硬点位置的修改，缓冲器支柱以及各种撑杆、轮轴的修改，空气弹簧性质的修改,油液阻尼器的修改等。(1)硬点位置的修改在ADAMS/Aircraft模块中由相当数量的构件，每种构件都会在相应的几何模型中得到应用，但在其中最关键的，同时也是最简单、基础的构件之一就是硬点，它决定了这个几何模型中参与部件的基本位置和尺寸。1)在起落架子系统上右键单击需要修改的硬点，在菜单中点击要修改的硬点的名称，选择Modify选项，如图3.4所示,弹出硬点修改对话框，如图3.5所示。图3.4悬着需要修改的硬点电子科技大学成都学院本科毕业论文18图3.5硬点修改对话框2)在此对话框中,用户可以修改硬点的名称和硬点的坐标。随着硬点坐标的变化,基于该硬点建立的构件的位置或尺寸将起变化。(2)缓冲器支柱以及各种撑杆、轮轴的修改缓冲器作为起落架最主要的部件,其尺寸、质量对缓冲性能有较大的影响。各种撑杆以及轮轴也是起落架重要的承力部件。1)在起落架子系统上右键选中需要修改的部件,点击GeneralPart,并选择Modify选项，如图3.6所示,弹出部件物理参数修改对话框,如图3.7所示。图3.6选择需要修改物理参数的部件2)如图3.7所示,用户可以在部件物理参数修改对话框中对部件的名称、质量、转动惯量以及中心相对位置进行修改,而对话框中星灰色的部分,用户在StandardInterface模式下是无法修改的。图3.7部件物理参数修改对话框第3章前起落架落震虚拟样机的建立及仿真193)在起落架子系统上右键点击需要修改的部件，点击Link，并选择Modify选项，如图3.8所示，弹出部件几何参数修改对话框，如图3.9所示。3.8选择需要修改的几何参数部件3.9部件几何参数修改对话框4)如图3.9所示,用户可以在部件几何参数修改对话框中对部件的名称、半径进行修改，而对话框中呈灰色的部分,用户在StandardInterface模式下是无法修改的。5)在步骤3)中若用户选择Appearance选项,还可对部件的颜色加以修改，从而改善棋型的可视化效果，如图3.10和图3.11所示。图3.10选择需要修改颜色的部件图3.11部件显示属性修改对话框电子科技大学成都学院本科毕业论文20(3)空气弹簧性质的修改空气弹簧作为起落架最关键的部件其各种参数对起落架性能有重要的影响。1)在起落架子系统上右键点击空气弹簧，点击Lg_airspr,并选择Modify选项，如图3.12所示,弹出空气弹簧修改对话框,如图3.13所示。图3.12选择修改的空气弹簧2)在如图3.13所示的对话框中,用户可以修改空气弹簧的名称、属性文件以及初始长度，还可以点击按钮查看属性文件的具体内容。如需要修改空气弹资属性文件.则可以根据对话框中显示的路径找到属性文件,修改并保存即可。图3.13空气弹簧修改对话框(4)油液阻尼器的修改油液阻尼器也是起落架缓冲系统重要组成部分，其修改方法如下：1)在起落架子系统上右键点击油液阻尼器，点击Lg_oildpr，并选择Modify选项，如图3.14所示，弹出油液阻尼器修改对话框，如图3.15所示。第3章前起落架落震虚拟样机的建立及仿真21图3.14选择油液阻尼器图3.15油液阻尼器修改对话框2)在如图3.15所示的对话框中,用户可以修改油液阻尼器的名称、属性文件以及初始行程，还可以点击按钮，查看属性文件的具体内容。如需修改油液阳尼器属性文件，则可以根据对话框中显示的路径找到属性文件.修改并保存即可。3)完成了对起落架子系统的修改后，点击保存按钮,保存对话框如图3.16所示。图3.16子系统保存对话框电子科技大学成都学院本科毕业论文22在TargetDatabase栏中选择将子系统保存在用户的私有数据库中。下次使用时，直接从私有数据库中调用即可。建立并修改轮胎子系统建立前起落架轮胎子系统。1)在File菜单中点击New选项,选择Subsystem选项,弹出对话框如图3.17所示。图3.17建立子系统对话框2)在如图3.17所示对话框的SubsystemName栏中填写新建子系统的名称。3)在MinorRole的下拉菜单中选择front项。4)在TemplateName栏中双击鼠标左键，弹出共享数据库的文件选择对话框，如图3.18所示，根据实际起落架特征，选择结构相近似的轮胎模板。图3.18文件选择对话框第3章前起落架落震虚拟样机的建立及仿真235)点击建立子系统对话框中的OK按钮，完成子系统建立。建立好轮胎子系统之后,需婴根据要求对轮胎进行参数修改。1)在轮胎子系统上右键点击需要修改的轮胎,点击Wheel,选择Modify选项，如图3.19所示弹出轮胎修政对话框,如图3.20所示。图3.19选择需要修改的轮胎2)如图3.20所示,在轮胎修政对话框中,我们可以修改对话框中的所显示出的轮胎属性，还可以点击按钮查看属性文件的具体内容。如需要修改轮胎属性文件,则可以根据对话框中显示的路径找到属性文件，修改并保存即可。3)完成了对轮胎子系统的修改后，点击保存按机，子系统保存对话框如图3.21所示。图3.20轮胎修改对话框电子科技大学成都学院本科毕业论文24图3.21子系统保存对话框在TargetDatabase一栏中选择将子系统保存在用户的私有数据库中。下次使用时，直接从私有数据库中调用即可。建立装配以上是对起落架子系统和轮胎子系统的建立与修改，接下来就可以对两个子系统进行装配，得到起落架模型：1)在File菜单中点击New选项，选择NewLandingGearDynamics(withwheels)选项，弹出对话框如图3.22所示。2)在如图3.22所示的对话框中，在AssemblyName中填写装配的名称，在SuspSubsystem中点击右键，点击Search,选择private数据库,调用建立的起落架子系统。在WheelSubsystem中点击右键，点击Search,选择private数据库,调用建立的轮胎子系统点击OK按钮即可。图3.22建立装配对话框第3章前起落架落震虚拟样机的建立及仿真25前起落架落震仿真分析落震仿真分析主要落震仿真参数如表1[7]所示。表1主要落震仿真参数正常着陆设计重量的落震仿真分析图1正常着陆设计重量下的功量图对比图2空气弹簧力和油液阻尼力-时间电子科技大学成都学院本科毕业论文26如表1所示进行落震仿真实验，使用下沉速度为2.3m/s，对应的投放高度为0.269m。正常着落设计重量下的功量图对比如图3[7]所示。缓冲器内部的空气弹簧力和油液阻尼力-时间如图2[7]所示。从图2我们可以看到，缓冲器在工作中时，空气弹簧力是慢与侧油孔阻尼力和主油孔阻尼力的产生，其中，侧油孔阻尼力明显小于主油孔阻尼力，但是作为科学的研究态度，虽然它的数值小，但是却不能忽略，一个小小的忽略都可能导致实验的失败。表2[7]是实验与仿真的数据对比，可以看出组种数据的差值都在4%以内，说明仿真是代替实验的。表2正常着陆重量下仿真结果与实验结果对比最大着陆设计重量的落震仿真分析下沉速度力1.8m/s.对应的投放高度为0.165m.投放质量为352kg。仿真数据与试输数据对比如表3[7]所示,从表中我们可以看出，试验与仿真的两组数据的差值在5%以内，也就是说此项试验仿真也可代替。表3最大着陆重量下仿真结果与实验结果对比充填参数容差的落震仿真分析在正常着陆重量下进行无填参放容差的仿真分析，分为两部分，一部分是将缓冲器内注油量控制在100%，调整缓冲器内的气体压力，即将初始压力调整为90%和110%，带入仿真模型进行仿真，如图3所示;另一部分是将缓冲器内部气第3章前起落架落震虚拟样机的建立及仿真27体压力控制到100%，调整缓冲器内的注油量，即将初始油量增加和减少5%，再带入仿真模型进行分析，如图4[7]所示。图3初始压力的变化对空气弹簧力-行程的影响图4注油量的变化对空气弹簧力-行程的影响如图3和图4所示，空气弹簧的受力随着充气初始压力和注油量的增加而增加，当初始压力增大时，空气密度增加，导致空气弹簧的刚度增加，所以当压力继续增加时，空气的压缩行程却变小了，缓冲器的缓冲能力也降低了；当注油量增加时，缓冲器内部的空气质量不变体积变小，导致空气弹簧刚度增加，所以当电子科技大学成都学院本科毕业论文28注油量继续增加，空气压缩行程变小，同样缓冲性能下降。通过仿真实验所得的数据与实际实验所得数据如表4表5[7]，可以见得两组数据的偏差值都在4%以内。表4变化初始压力的仿真结果与实验结果对比表5变化注油量的仿真结果与实验结果对比储备能量的落震仿真分析最大下沉速度为2.64m/s，对应的投放高度为0.357m。投放质量为334kg。仿真数据与实验数据对比如表6[7]所示，从表中我们可以看出，试验与仿真的两组数据的差值在2%以内，也就是说此项试验仿真也可代替。表6储备能量下仿真结果与实验结果对比仿真分析第3章前起落架落震虚拟样机的建立及仿真29在ADAMS/Aircraft中，对前起落架子系统和轮胎子系统的建立和修改，在进行装配完成最终的起落架模型，通过在模型中添加数据进行仿真，最终主要得到以下结论：1)从带入参数得到的图表分析可以得出，通过仿真，与实验所得的真实状况下的数据差值都在5%以内，说明采用仿真来对实际情况进行研究这一手段是可行的。在今后对起落架的各种研究中，也可采用仿真分析。同时，也为对飞机设计和起落架设计的奠定了良好的基础。2)虽然侧油孔产生的阻尼力远小于主油孔阻尼力，当时通过增加或者减少侧油孔的数量，同样可以明显改变阻尼力，以至于改变缓冲器的压缩速度，最终对缓冲能力造成改变。3)支柱式起落架暴露出明显缺点，飞机在地面运动时产生了航向力，使得支柱式起落架产生了弯矩，而弯矩的出现无疑会使得活塞杆与腔体产生摩擦，这样就增大了活塞在压缩时的阻力，不利于起落架的减震。本章总结本章简要介绍了ADAMS软件的特点以及优势，着重介绍了用ADAMS软件建立起落架的子系统，然后将各子系统进行装配，再对模型进行仿真分析以及后处理，最后通过数据进行仿真优化。电子科技大学成都学院本科毕业论文30总结与展望本文题目是基于ADAMS软件的飞机起落架运动仿真分析，核心内容就是学习在ADAMS/aircraft环境下完成起落架装配到运动仿真的方法，通过获取图像数据进行分析和优化。接下来就是对本次论文的总结与展望。总结在本文研究背景与意义以及国内外起落架仿真研究的发展，通过阐述相关内容，了解了仿真研究的重要性，同时也学习到了如何对飞机前起落架的进行落震仿真的方法。通过对上述几章的内容的讨论，自己对ADAMS软件有了一定的了解，了解了ADAMS/Aircraft建立飞机前起落架子系统的方法，同时也让自己熟悉了科研工作流程和研究思维，对今后的学习和工作提供了有效帮助。研究展望如今，我国正由航空大国向航空强国逐渐迈进，国产打飞机的发展趋势势不可挡，起落架作为飞机的重要组成部件，当然也会伴随航空的发展而发展。本文的研究程度较为肤浅，未涉及到起落架的材料领域的研究，当结合材料领域进行综合研究，才能使起落架的落震仿真分析更加合理可靠。参考文献 31参考文献[1]航空航天工业部科学技术委员会.飞机起落架强度设计指南[M],四川科学技术出版社，1989；[2]康凤举.现代仿真技术与应用[M]，北京：国防工业出版社，2001；[3]聂宏，魏小辉等编著.飞机起落架动力学设计与分析，西安：西北工业大学出版社，2013；[4]罗琳胤，边宝龙.飞机起落架缓冲性能仿真分析，2012；[5]李德庆，贾玉红，杨尚新.基于ADAMS/aircraft的大型飞机起落架动态性能仿真分析[J].民用飞机设计与研究，2009[6]高广娣.典型机械机构ADAMS仿真应用，电子工业出版社，2013；[7]刘向尧，聂红，魏小辉，刘伟.某型飞机前起落架落震动力学仿真分析，2012电子科技大学成都学院本科毕业论文 32致谢时光匆匆，四年，1400多个日夜的大学生活结束了。这是轻松的四年，也是拼搏的四年；是充满欢声笑语的四年，也是有点滴泪水的四年。在经历四年大学生活的洗礼，我顺利毕业了。在毕业之际，我要向帮助和支持我的老师们和同学们表示由衷的感谢。首先，我要对本次对我进行论文指导的老师杨洪光老师表示感谢，杨老师为我指明了我论文的研究方向，让我明确了我的论文该怎么写。在写论文的期间，杨老师经常会召集我们开会，对我们的论文进度进行了解以及对在写论文中遇到的困难及问题进行解答，在这段时间里，杨老师为我们投入了大量的时间和精力，在这里我再次由衷感谢杨老师的付出。其次，还要感谢航空分院的全体领导和老师，在他们的悉心教导下，让我掌握了扎实的专业知识和技能。在写论文是可以说是困难重重，但通过翻阅与我论文相关的文献让我找到不少灵感，因此，在这里我由衷的感谢那些作者们。最后，谢谢论文评阅老师们的辛苦工作。衷心感谢我的家人、老师、朋友以及同学们，是他们的鼓励和支持下我才得以完成此论文。毕业之际，在今后的工作和生活中，我会铭记师长们的教诲，继续努力奋斗，来报答曾经帮助和支持我的人，不忘初心，继续前进。外文资料 33外文资料NoseGearAnthonyEdwardStark[1]Thenosegear,locatedbelowtheaftbulkheadofthecontrolcabin,providesthesupportfortheforwardsectionofthefuselage.Thenosegeardoorsaremechanicallyoperatedtocloseandfairwiththefuselagewhenthegearisretractedandopenwhenthegearisextended.Thenoselandinggearassemblyincludesabrace,shockstrut,torsionlink,ahydraulicgearactuatorandahydrauliclockactuator.Shockstrutiscomposedofinnercylinderandoutercylinder.Theupperpartoftheoutertubeisy-shaped,andthearmextendstothesidewallofthewheelhole.Thetrunnionpinconnectsthegearstotheaircraftstructure.Y"armandpinprovided.Lateralstability.Duringextensionandcontraction,thegearsrotatearoundtheshaftpin.[2]Duringtaxiing,takeoffandlanding,shocksandjoltsareabsorbedbyshockabsorberscontainingoilandfilledwithcompressedairornitrogen.Longitudinalstabilityisprovidedbya.Hingelink.Folding.Theupsum.After.Inthegear.Retraction.Whenturning,theshockabsorbercylinderinsidecylinderoutsidecylinderrotation.Thetorquelinkconnectedtothesteeringringattheupperend.Intheend.Theinnercylinderoftheshockabsorbingpillartransmitstherotationaltorqueprovided.Hydraulicsteering.Cylinder(actuator).[3]thenosegearshockstrut,itisthemainsupportingmemberofthenosegear.Internaltotheshockstrutare.thecenteringcam,meteringpin,andorificeassembliesInaddition,bearingsareinstalledinthestruttoprovideslidingsurfaces.andholdthecylindersconcentricwitheachother.Thecenteringcamsarelocatedontheinnerandoutercylinders.Whenthestrutextends,thelowercenteringcammateswiththeuppercenteringcam..Thisholdsthenosewheelinthestraightlinepositionforgearretraction[4]Theorificesupporttube,meteringpinandsnubbingvalvecontrolshockreboundand.shocks.forthestrut.duringtaxingandlanding.Theorificesupporttubeis电子科技大学成都学院本科毕业论文 34connectedtothetopoftheoutercylinder.Itslidesoverthetaperedmeteringpinwhichisattachedtothelowersupporttubeintheinnercylinder.Uponcompressionofthestrut,themeteringpinmovesupintheorificeplate.Theincreasingmeteringpin.diameterreducestheorificeopening.Thisdecreasein.spacerestrictstheflowofhydraulicfluidfromtheinnercylinderchambertotheuppersideofthepiston.Therestrictedrateoffluidflowandthecompressednitrogen/orairprovideforresistancetoshockcompression.Uponextensionofthestrut;,thereversehydraulicfluidflowtakesplace.However,thesnubbingvalvenowrestrictstheflowoffluid,inaddition,themeteringpinmovestoassistsindampingshock.strutrebound.[5]Thenosegeardragbrace,inconjunctionwiththenosegearlockmechanismthenosegearintheUPorDOWNandlockedpositions.Thedragbraceconsistsofanupperandlowerlink.Theupperendoftheupperlinkpivotsonpinsthroughsupportfittingsattachedtothewheelwellsidewall.Thelowerendofthelowerlinkisattachedtoapivotpointontheoutercylinder.Theupperandlowerlinksareboltedtogether'formingahinge.Theyshareapivotpointwiththelockbraceassembly.Afittinglocatednearthelowerendoftheupperdraglink,containingasphericalbearing,istheattachmentpointforthenosegearactuator.Duringgearretraction,theupperdraglinkisforcedtorotateupwardandaftbythenosegearactuator.Thismotionistransmittedtotheshockstrutthroughthelowerdraglinktorisethegear.[6]Thepurposeofthetorsionl