飞机起落架模型建立及着陆性能仿真分析

摘要

起落架设计是飞机设计中一个非常重要的环节。起落架的主要功能就是起支撑和缓冲作用，来改善飞机的垂直方向和纵向的受力情况，起落架在飞机起飞滑跑、着陆接地和地面运动时应能承受较大的运动载荷并减缓这种撞击，以便提高乘坐舒适性和安全性。因此起落架设计包括的内容多，涉及的范围广，是一个极其复杂的过程，无论在理论上还是工程上都需要进一步研究。运用仿真技术分析飞机起落架的动态特性，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。 本文首先建立了飞机起落架系统的数学模型，研究起落架动态模型的基本假设，并按照此种模型的基本假设和系统的微分方程写出了起落架着陆运动方程，由数学模型解算出缓冲支柱点的轴向力、空气弹簧力、油液阻尼力、内部摩擦力、轮胎垂直反力和轮胎水平反力等缓冲系统分力，并分析了起落架系统的动态特性；其次，基于Visual C++软件，采用模块化结构的设计思想，开发了飞起落架系统的三维仿真软件。应用此软件模拟了真实飞机起着陆时起落架的工作情况，进行了飞机起落架落震仿真及着陆仿真，分别得到了主起落架和前起落架的动态响应曲线。 仿真结果表明，缓冲支柱在机轮撞击地后迅速压缩，经过两秒左右达到最大值，之后缓冲支柱开始往复运动，趋势逐渐减弱直至最终稳定，支柱功量图曲线的包络面积是否饱满反映了起落架系统效率的高低，前起落架和主起落架的工作原理基本一致，但是与主起落架相比较，前起落架所吸收的冲击能量要小得多。研究结果对飞机起落架的动力学分析和设计具有重要的实际意义和工程参考价值。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1研究背景及意义

1.2国内外起落架仿真研究的进展

1.3本文研究内容

第2章系统与系统仿真

2.1系统

2.2连续系统的数学模型

2.1.1微分方程数学模型

2.2.2传递函数数学模型

2.2.3状态方程数学模型

2.3龙格—库塔法

2.4系统仿真

2.4.1系统仿真概念

2.4.2系统仿真的步骤

2.4.3仿真算法和仿真软件

2.4.4现代仿真的发展

2.5本章小结

第3章起落架着陆性能动态分析模型

3.1概述

3.2起落架缓冲器工作原理

3.3起落架着陆运动方程

3.3.1力学模型的选取

3.3.2模型的基本假设

3.3.3系统微分方程

3.4缓冲系统各分力的计算

3.4.1缓冲支柱总的轴向力Fs

3.4.2空气弹簧力Fa

3.4.3油液阻尼力

3.4.4内部摩擦力Ff

3.4.5轮胎垂直反力V

3.4.6轮胎水平阻力D

3.5本章小结

第4章基于VC的起落架的三维仿真系统实现

4.1起落架仿真系统概述

4.2起落架系统仿真模型

4.2.1坐标系及坐标变换

4.2.2组成

4.2.3各个模块的结构

4.3空气动力学模块的实现

4.3.1气动参数

4.3.2表格查询算法

4.3.3空气动力和力矩计算

4.4起落架与地面作用的算法实现

4.5仿真系统输出

4.6本章小结

第5章起落架系统仿真结果分析

5.1主起落架落震仿真

5.2前起落架落震仿真

5.3本章小结

结论

参考文献

致谢

附录