【正文】 切需要利用更先進(jìn)的設(shè)計(jì)技術(shù)對起落架的緩沖系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。 同時(shí)，優(yōu)化設(shè)計(jì)平臺(tái)的建立，對實(shí)現(xiàn)起落架的多學(xué)科 設(shè)計(jì) 優(yōu)化也具有重要的意義。他們通過主動(dòng)（或半主動(dòng)） 起落架 設(shè)計(jì)的兩個(gè)實(shí)例對二者進(jìn)行了介紹和演示。 20xx 年， Viana 和 Felipe .[18]等 人用遺傳算法和粒子群優(yōu)化方法，以系 統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)特性與其模型之間的區(qū)別為目標(biāo)函數(shù)，以氣體 的多變指數(shù)和阻尼參數(shù)為設(shè)計(jì)變量對非線性 起落架模型進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，并應(yīng)用于一種小型飛機(jī)非線性起落架的改性 設(shè)計(jì)上。 20xx 年，南京航空航天大學(xué) 的晉萍、聶 宏 [21]以 緩沖器最大載荷為目標(biāo)函數(shù)，利用 Adams軟件中的優(yōu)化器尋找出最敏感的三個(gè)設(shè)計(jì)變量：低壓腔初始壓力、油孔橫截面積和油針最下面的橫截面積，進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，獲得了較好的結(jié)果。 研究目的與研究內(nèi)容 本文的研究目的就是以 iSIHGT 為 優(yōu)化 平臺(tái)，基于 ADAMS 的虛擬樣機(jī)技術(shù)建立一套起落架緩沖系統(tǒng)設(shè)計(jì)、優(yōu)化方法，并將之應(yīng)用于大型客機(jī)起落架緩沖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)之中。除了液壓力和氣壓力之外，上下支撐處產(chǎn)生的摩擦力也對緩沖支柱的行為有一點(diǎn)影響。 大型客機(jī)起落架緩沖系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)研究 8 油液阻尼力 油液阻尼力 是由于液壓油流 經(jīng) 小孔 時(shí)產(chǎn)生 壓力差 而形成 的。其中 d 為輪輞的直徑， wdDtr 2/)( ? 定義為輪胎的高寬比。 圖 展示了數(shù)字化虛擬飛機(jī)的組件原理，它本質(zhì)上就是一 個(gè)物理飛機(jī)的虛擬版本。 ADAMS/Aircraft 允許研究者采用不同精度對子系統(tǒng)和組件進(jìn)行建模。 運(yùn)動(dòng)微分方程 彈性支撐質(zhì)量 和非彈性支撐質(zhì)量在 垂直方向上 的 運(yùn)動(dòng)微分方程 分別為 MSS ZMMgLNF ??????? Φs inΦc o s （ 238） mVSS ZmmgFNF ?????? Φs inΦc o s （ 239） 聯(lián)立公式（ 238）和（ 239）得 gMmLZMZmF MmV )( ?????? ???? （ 240） 大型客機(jī)起落架緩沖系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)研究 12 緩沖器開始壓縮之前， ZZZ mM ?????? ?? ，公式（ 240）可寫成 )1()()( ?????? LV KgMmZMmF ?? （ 241） 其中 gMm LK L )( ?? （ 242） 由（ 234）和（ 241）得 0)1()()( ??????? mmL ZNCZNKKgMmZMm ??? ?? （ 243） 假設(shè)在時(shí)刻 rt 緩沖器開始壓縮，此時(shí) fraS FFF ?? 0 ，公式（ 238）可寫成 M MggMmKNFFZ LSfraor ??????? )(Φs i nΦco s)(?? （ 244） 式中： aa APF 00 ? ，為初始壓力； frF 為時(shí)刻 rt 的靜摩擦力。結(jié)果是阻尼力與壓縮速度的平方成正比，而不是簡單的線性關(guān)系。 為了使所建力學(xué)模型既便于計(jì)算，又能較好地模擬實(shí)際情況，根據(jù)起落架結(jié)構(gòu)中各部分的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，把起落架結(jié)構(gòu)質(zhì)量劃分為兩部分 —— 彈性支撐質(zhì)量和非彈性支撐質(zhì)量。 南京航空航天大學(xué)碩士學(xué)位論文 5 第二章 起落架著陸動(dòng)態(tài) 性能 分析模型 典型的油 氣式緩沖器下腔含有液壓油，上腔含有高壓氣體。 20xx 年，一航一飛院的陶小將 [23]以緩沖器最大載荷為目標(biāo)函數(shù)，利用 Adams 軟件中的優(yōu)化器對主油孔面積和副油孔面積 兩個(gè)設(shè)計(jì)變量進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，獲得了較好的結(jié)果。同時(shí)，他們還進(jìn)行了把各種優(yōu)化方法和優(yōu)化策略應(yīng)用到起落架優(yōu)化設(shè)計(jì)上的大膽嘗試和應(yīng)用研究，無論對于起落架優(yōu)化設(shè)計(jì)的發(fā)展還是對于優(yōu)化方法和優(yōu)化策略本身的發(fā)展都起到了積極的推動(dòng)作用。 Adnersson 和 Johan[14]等在 1998 年的一篇文獻(xiàn)中，認(rèn)為起落架設(shè)計(jì)是一個(gè)多學(xué)科仿真問題，并在此問題上對基于質(zhì)量屋 方法 的目標(biāo)函數(shù)利用了非梯度優(yōu)化策略。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 早在 1979 年， Venkatesan, C 和 Nagaraj,[10]就對飛機(jī)起落架參數(shù)選擇進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)方面的研究，他們分別對起落架在著陸和滑跑兩種不同操縱質(zhì)量條件下的參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。ADAMS—— 機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)自動(dòng)分析（ Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems）軟大型客機(jī)起落架緩沖系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)研究 2 件，是非常著名的集建模、求解、可視化技術(shù)于一體的虛擬樣機(jī)軟件，是目前世界上使用范圍最廣、最負(fù)盛名的機(jī)械系統(tǒng)仿真分 析軟件。油 氣式緩沖 器 自 1918 年首次采用以來， 由于其具有極高的緩沖效率，因而成為飛機(jī)上使用最廣泛的一種緩沖器。 以起落架緩沖系 統(tǒng)傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法為基礎(chǔ)，結(jié)合上述的優(yōu)化流程建立了飛機(jī)起落架緩沖系統(tǒng)設(shè)計(jì)、仿真和優(yōu)化一體化流程，并對某大型客機(jī)的前起落架和主起落架進(jìn)行了設(shè)計(jì)優(yōu)化。 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。對本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。盡我所知，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本學(xué)位論文的研究成果不包含任何他人享有著作權(quán)的內(nèi)容。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。 以 某型 飛機(jī)主起落架為例 , 實(shí)現(xiàn)了其基于 ADAMS/Aircraft 的落震虛擬樣機(jī)， 并進(jìn)行了落震仿真。 關(guān) 鍵 詞： 起落架， ADAMS，虛擬樣機(jī)，油針， iSIGHT，多目標(biāo)優(yōu)化 大型客機(jī)起落架緩沖系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)研究 IV ABSTRACT Under the background of aircraft post landing gears, airspring force formula has been derived based on traditional twomass model, by considering oil inpressible and pressible. Furthermore, an empirical formula about friction coefficient which is determined by the parameters of aircraft motion, tire geometry and runway has been established to obtain ground horizontal reaction force. Taking Y8 main landing gear as an example, drop virtual prototyping based on ADAMS/Aircraft has been achieved, and drop simulation has been conducted. There is a good corespondence between the simulation result and the experimental data. The optimization model of variableorifice is expressed. That is, the metering pin area of section is the design variable. Combined with Adams/Aircraft, the multiobjective optimization of landing gear shockabsorbing system is established in iSIGHT. Under use work drop case, shock strut axial force decreases about 7%, and shock strut effectiveness can increase 6% more at the same time after optimization. Based on conventional design methods, the design optimization of nose and main landing gears of large civil aircraft capability is preceded integrated by the procedure above. As a result, the shock strut efficiency of nose landing gear is improved %. However, the strut axis force is reduced %. In corresponds, the shock strut efficiency of main landing gear is enhanced %.However, the strut axis force is lessened %. The shockabsorbing characteristics of nose and main landing gears are significantly evaluated. Keywords： landing gear, ADAMS, virtual prototyping, metering pin, iSIGHT, multiobjective optimization 南京航空航天大學(xué)碩士學(xué)位論文 V 目 錄 第一章 緒論 ..........................................................................................................................1 工程背景與意義 ............................................................................................................1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 ............................................................................................................2 研究目的與研究內(nèi)容 .....................................................................................................4 第二章 起落架著陸動(dòng)態(tài)性能分析模型 ....................................................................................5 緩沖支柱受力分析 ........................................................................................................6 油液阻尼力 ............................................................................................................8 空氣彈簧力 ............................................................................................................8 內(nèi)部摩擦力 .......................................................................................................... 10 輪胎受力分析 ............................................................................................................. 11 運(yùn)動(dòng)微分方程 ............................................................................................................. 11 本章小結(jié) .................................................................................................................... 13 第三章 基于 ADAMS/AIRCRAFT 起落架落震動(dòng)力學(xué)仿真 .................................................... 14 起落架落震試驗(yàn) .......................................................................................................... 15