【導(dǎo)讀】行研究工作所取得的成果。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。進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或其他復(fù)制手段保存論文。中作了明確的說明并表示了謝意。在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。并給出了一種由飛機(jī)運(yùn)動學(xué)參數(shù)、輪胎幾何參數(shù)和跑道物。理參數(shù)等共同確定摩擦系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)公式，用于計(jì)算地面水平反力。通過與試驗(yàn)數(shù)據(jù)的對比發(fā)現(xiàn)，該起落架虛擬樣機(jī)的落震仿真能夠很好的模擬起落架的著。以某型飛機(jī)主起落架的落震虛擬樣機(jī)為例，使用功落震工況下，優(yōu)化后的緩沖器軸向力減小了7%左右，而緩沖器效率可。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。前起落架和主起落架的緩沖性能均得到了明顯的提高。

　　

【正文】 和 aaAP 我們分別稱之為油液阻尼力 hF 和空氣彈簧力 aF 。 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。油孔的面積相對于支柱的直徑來說要小得多，因 而 噴射速度和雷諾數(shù)很大， 液壓流完全紊亂 。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。 油液阻尼力可以 通過 體積 流量公式推導(dǎo)出來 ，流過小孔的體積 流量 為 )(2 ahnd PPACQ ?? ? （ 29） 根據(jù)流體的 連續(xù)性 特性，體積流量 可以通過壓縮速度和液壓流的橫截面積表示 SAQ h?? （ 210） 由公式（ 29）和（ 210）得 222)(2 ndhah AC SAPP ???? （ 211） 油液阻尼力的表達(dá)式 223 )(2)( SAC AAPPFndhhahh ????? （ 212） 將公式（ 212）做如下修改，以便油液阻尼力有正負(fù)值之分 ，同時(shí)適用于 壓縮和伸展行程 SSAC AFndhh ??23 )(2 ?? （ 213） 空氣彈簧力 空氣彈簧力 由初始壓力、 壓氣面積和氣體的瞬時(shí)壓縮比決定，氣體的瞬時(shí)壓縮比根據(jù)氣體壓縮 的多變法則得到，即 ??VPa 常數(shù)，或者 ?)( 00 VVPPa ? （ 214） 瞬時(shí)氣體體積等于初始體積減去氣體變化量 SAa ，則 ?)( 00 SAV VPPaa ?? （ 215） 則 空氣彈簧力 為 ?)(000 SAV VPAFaaa ?? (216) 南京航空航天大學(xué)碩士學(xué)位論文 9 上述的推導(dǎo)過程沒考慮油液的可壓縮性，若考慮油液的可壓縮性 [26]， 則 空氣和液壓油的狀態(tài)方程分別表示如下 空氣 ?/100 )/( aPPVV ? (217) 油 液 ]/)(1[ 00 βPPVV ao i lo i l ??? (218) 下標(biāo)“ 0”表示初始值。緩沖支柱的瞬時(shí) 油 氣 體積可以 表示如下 SAVVVV ao ilo il ???? 00 (219) 則 SAVVVV ao ilo il ???? 00 (220) 由（ 218）和（ 220） 得 SAVPPVV aao il ???? 00 )(0 β (221) 由（ 217）得 ?)( 00 VVPPa ? (222) 由（ 221）和（ 222） 得 ???????????????SAVPPVVPPaao i la0000 )(0 β (223) 或者 ?????????????????SVAPPVVPPPaaoi la00000 1)1(10β (224) 如果我們現(xiàn)在定義如下一些量 PPPa?0 ， AVVP oil ?00 0β ， BVAa ?0 那么方程 (224)可以寫成 ??????? ???? BSPAP 1)1( 1 （ 225） 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 10 對時(shí)間求微分，可以寫成 ][]1)1([ SBPABSPA PP ??? ?????? ? （ 226） 或者 ]1)1([ BSAγPA SγB PP ????? ?? （ 227） 內(nèi)部摩擦力 僅考慮支撐處的摩擦力 )( lluuf NNSSF ?? ?? ?? （ 228） 對內(nèi)筒進(jìn)行力矩平衡分析（如圖 ），可得 )( SL SLNN ulSu ??? （ 229） )1( ???? SL SLNN ulSl （ 230） 因此內(nèi)部摩擦力為 ?????? ????? lulluSf SL SLNSSF ??? )(?? （ 231） 若 lu ??? ，可簡化為 ?????? ???? 1)(2 SL SLNSSF u lSlf ??? 其中 Φc o s)(Φs in)( mmVS XmDZmFmgN ???? ????? （ 232） 其中 Φt an)(Φs i nco sΦs i nmMmMm ZZZZSX ???????????? ????? Φ ，代入（ 232）得 Φs inΦs inΦc o sΦs in mgZmDFN MVS ????? ?? （ 233） 南京航空航天大學(xué)碩士學(xué)位論文 11 輪胎受力分析 對于輪胎的受力分析考慮輪胎的垂直反力 VF 和與路面間的摩擦力 D。垂直反力為 mmV ZNCZNKF ??? ?? （ 234） 式中： N —— 輪胎數(shù)量； ?K —— 輪胎垂直變形系數(shù)； ?C —— 輪胎垂直阻尼系數(shù)。 輪胎與地面間的摩擦力為 gVFD ?? （ 235） g? 為 輪胎與路面間的摩擦系數(shù) ，與以下參數(shù)有關(guān)：滑行 速度 fV ，輪胎充氣壓力 tirP ，輪胎胎面膠厚度 trd ，輪胎外直徑 trD ，輪胎寬度 w，輪胎垂直載荷 Z，跑道宏觀表面深度 txd ，跑道表面 覆 水深 度 h，跑道表面 覆 水密度 s? 。 [27]由以上參數(shù)決定的摩擦系數(shù)為 ),,( stxtrtrti rfg hdZwDdPVF ?? ? （ 236） 令 )(1 g?? ? ， )/(2 trtx Dd?? ， )/(3 trtr Dd?? ， )/(4 trDh?? ， wdD tr 2/)(5 ??? ，)/(6 trtrtir wDDPZ?? ， )/( 227 ZDV trfs?? ? 。其中 d 為輪輞的直徑， wdDtr 2/)( ? 定義為輪胎的高寬比。 ? ?????????????????????)()()()()()()/()/(2/)()/()/()/(76543222atrfstrtrtrtrtrtrtrtxagCZDVwDPDZwdDDhDdDdC???? （ 237） 式中 α、κ、 ζ 、ε、 ξ 、η和常數(shù) aC 通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)獲得。 運(yùn)動微分方程 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。 在時(shí)刻 rt ， 0?S ，公式（ 231）可以寫成 ?KNF Sfr ? （ 245） 其中l(wèi)ullu LLK ???? ??? )( 假設(shè)緩沖支柱為剛體，則緩沖器開始壓縮之前非彈性支撐質(zhì)量在水平方向上沒有位移，即0?mX ， 則 （ 232）式可寫成 Φc o sΦs in)( DZmFmgN mVSr ???? ?? （ 246） 將 （ 241）、（ 245）和（ 246） 代入 （ 244） 得 )Φc osΦs i n( )Φs i nΦc os(])()[Φc osΦs i n(0 ?? ????????? ? ?? KM KDMggMmKKFZ Lar?? （ 247） 緩沖器開始壓縮后 彈性支撐質(zhì)量的運(yùn)動微分方程表示為 南京航空航天大學(xué)碩士學(xué)位論文 13 0Φs in)(Φc o s})()()(2{00023???????????????????sLlulluSaandhMNMggMmKSLSLNSSSAVVPASSACAZM???? ??????? （ 248） 非彈性支撐質(zhì)量的運(yùn)動微分方程表示為 0Φs inΦc o s})()()(2{00023??????????????????svlulluSaandhmNmgFSLSLNSSSAVVPASSACAZm???? ??????? （ 249） 本章小結(jié) 本章在起落架傳統(tǒng)落震二質(zhì)量動力學(xué)模型的基礎(chǔ)上，考慮了油液不可壓和可壓兩種情況，并分別推導(dǎo)了空氣彈簧力的計(jì)算公式。與傳統(tǒng)輪胎水平摩擦系數(shù)由經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)給定不同，給出了一種由飛機(jī)運(yùn)動學(xué)參數(shù)、輪胎幾何參數(shù)和跑道物理參數(shù)等共同確定摩擦系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)公式。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 14 第三章 基于 ADAMS/Aircraft 起落架落震動力學(xué)仿真 ADAMS/Aircraft 模塊是 ADAMS 軟件的一個(gè)擴(kuò)展模塊，是 MSC 公司在 ADAMS 軟件的三個(gè)基本模塊 ADAMS/View、 ADAMS/Solver 和 ADAMS/PostProcessor 的基礎(chǔ)上開發(fā)的專用于飛機(jī)動態(tài)性能分析的模塊，可以創(chuàng)建、裝配和分析懸架系統(tǒng)、起落架系統(tǒng)和全機(jī)模型。利用 該 模塊可以十分方便的創(chuàng)建和修改飛機(jī)起落架系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，既可以對其單獨(dú)進(jìn)行分析，也可以作為全機(jī)的一部分來進(jìn)行分析，從而可以得到起落架系統(tǒng)和全機(jī)的靜態(tài)、動態(tài)和動力學(xué)響應(yīng) 結(jié)果 。 ADAMS/Aircraft 可以在各種測試條件下建立起落架系統(tǒng)和全機(jī)系統(tǒng)的虛擬樣機(jī)模型，然后像分析和測試物理樣機(jī)那樣分析虛擬樣機(jī)，從而得到需要的結(jié)果。 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。與實(shí)際的物理飛機(jī)相似，數(shù)字化 虛擬飛機(jī)也是由許多獨(dú)一無二的子系統(tǒng)裝配起來的。 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。例如研究者可以通過柔性結(jié)構(gòu)、數(shù)字化飛行控制系統(tǒng)、液壓環(huán)流等來增加所建模型的精確度。研究者可以將所建的數(shù)字化 虛擬 飛機(jī)用來做一系列的試驗(yàn)：包括動力學(xué)測試與仿真、耐久性測試與仿真和振動測試與仿真等。 全 機(jī)起 落 架發(fā) 動 機(jī)機(jī) 身 機(jī) 載 / 攜 物大 氣飛 行 員 操 縱跑 道試 驗(yàn) 臺 / 場乘 客貨 物油 箱武 器前 起 和 主