基于LMS motion的大型客机起落架缓冲器设计研究

《基于LMS motion的大型客机起落架缓冲器设计研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、基于LMSmotion的大型客机起落架缓冲器设计研究摘要：以某型300座级大型民用客机初步设计为背景，对其起落架缓冲系统进行初步设计，建立缓冲系统的力学模型，在LMSmotion软件中进行起落架系统级和全机级的落震试验仿真分析。根据仿真分析结果，对初步设计参数进行优化，最终得到满足缓冲性能需求的设计方案。该研究结果表明，LMSmotion能帮助实现大型客机起落架快速设计和分析。关键词：大型客机；LMS；起落架设计；落震试验0引言起落架缓冲设计是起落架设计的核心问题，具有良好缓冲性能的起落架，才能使飞机在着陆、滑跑和地面操纵过程中，具有较低的疲劳载荷、较好的稳定性和较高的可靠

2、性[1~2]。起落架缓冲性能的好坏主要依赖于缓冲器的设计是否合理，而缓冲器参数配置的恰当与否，对缓冲性能有着决定性的影响[3]。起落架落震试验是模拟飞机着陆撞机的一种动力特性试验，目的是通过起落架撞击试验来验证设计参数、结构可靠性是否达到设计要求。与以前不同，目前国内外已经不局限于用真实物理试验，来对起落架进行动态性能分析。ADAMS、LMSVirtual.Lab、SIMPACK等多体系统的运动学、动力学软件已经发展十分完善，其中LMSVirtual.Lab已经被广泛应用与航空、航天、汽车和工程机械等，包括起落架设计和分析领域[4~6]。本文的设计背景是一款300座级的干线

3、客机，在总体初步设计已经完成的情况下，本文针对起落架缓冲系统进行了设计和分析。首先依据总体设计要求和工程估算方法[6]，设计出了初步的起落架的缓冲系统，在CATIA中建立了起落架的三维几何模型，并导入LMSmotion软件进行了起落架和全机的落震试验仿真，最后根据仿真结果对设计参数进行优化，得到满意的设计方案。1缓冲系统初步设计飞机起落架的缓冲系统主要包括缓冲器和轮胎两部分，但缓冲性能主要通过缓冲器来实现。该大型客机采用的是大多数现代飞机都使用的油-气缓冲器，它在所有形式缓冲器中具有最好的效率和最好的功量吸收能力。根据总体布置情况可知，前起落架采用双轮支柱式起落架，主起落架

4、采用四轮小车式起落架，起落架和重心的位置关系如图1所示。图1起落架和重心布置情况1.1缓冲器行程的估算假设轮胎和缓冲器可以完全吸收起落架缓冲系统着陆撞击功量，可得公式[6]：(1)式中：N为过载；nt为轮胎效率；St为N被载荷停机载荷下的轮胎变形；ns为轮胎效率；V为下沉速度；K=L/G，L为升力，G为飞机重力。将总体数据带入计算可得：主起落架缓冲行程为428mm，前起落架缓冲行程为441mm。1.2缓冲器压缩比的确定压缩比的定义是缓冲器支柱在某位置上的压力，与另一位置的比值。在缓冲器设计中通常要考虑的是全伸长状态比停机状态和全压缩状态比停机状态。大型飞机的压缩比为：停机/

5、全伸长4:1;全压缩/停机3:1。1.3各行程状态下的载荷计算最大飞机停机载荷根据静平衡方程，由飞机最大重量、起落架位置和重心位置带入计算获得。最大重量为237.4t，主、前起落架最大停机载荷为1068.8kN和和237.4kN。根据上节压缩比的选择，可得各行程状态下的载荷值，如下表所示：表1缓冲器载荷情况最大载荷全伸长全压缩停机MLG267.23206.41068.8NLG59.4712.2237.41.1活塞杆面积估算单个起落架缓冲器活塞直径计算公式：（2）一般情况下，停机时为了使用标准压缩机对起落架进行维护，停机时的气腔压力p2取为10.35MPa。由此可知：主起落架

6、活塞杆压气面积为929cm2，前起落架活塞杆压气面积为206cm2。1.2初始气腔体积和压力计算根据选定的压缩比和已知的p2有：p1=2.58MPa；p3=31.05MPa。缓冲器总行程压气量D=ApistonS；初步假设支柱全压缩的空气体积V3为缓冲器工作行程的10%，全伸长容积V1=D+V3=1.1D。再已知的流体力学公式3，可得到如表2所示的气腔体积和压力表。（3）表2各行程状态下压力和体积情况MLG全伸长停机压缩体积mm243737109343976压力MPa2.5810.3531.05载荷kN26710683207NLG全伸长停机压缩体积mm29994249990

7、9压力MPa2.5810.3531.05载荷kN29.52377141.3油孔面积估算油孔面积估算公式为：（4）式中：ny为垂直载荷过载，Mzl为飞机着陆当量，P1为全伸长压力，V1为初始容腔体积，Pa为大气压力。带入计算数据可得：主起落架油孔面积为11.7cm2，前起落架油孔面积为2.8cm2。近代缓冲器的阻尼孔的面积一般可取压气面积的1%~2%；当比例是5%~8%时，则基本没有阻尼效果。本设计中前、主起落架都比例分布是1.26%和1.36%，属于正常的设计范围，油孔面积变化范围可取9.28cm2～18.6cm2