支柱柔性对起落架缓冲器摩擦力的影响

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1、航空学报ActaAeronauticaetAstronauticaSinicaJun252014Vol35No61604—1611lSSN1000—6893ON11—1929／Vhttp：／／hkxbbuaaeducnhkxb@buaaeducn支柱柔性对起落架缓冲器摩擦力的影响魏小辉h2一，宋晓晨2，聂宏h2，颜晓峰2，李利荣21．南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室，江苏南京2100162．南京航空航天大学飞行器先进设计技术国防重点学科实验室，江苏南京210016摘要：旨在通过缓冲支柱柔

2、性对起落架缓冲器摩擦力的影响研究，为起落架缓冲器摩擦力建模方法和柔性起落架防卡滞设计提供技术指导。伴随着超高强度钢的逐步应用，刚度问题成为起落架设计中13益突出的矛盾问题，传统的缓冲支柱刚性假设可能并不适用于一些新类型起落架的分析。本文结合某无人机飞行试验中出现的主起落架缓冲器卡滞问题，首次建立了考虑支柱柔性影响的起落架缓冲器摩擦力模型，计算了最严重工况下的摩擦力值，并与缓冲支柱刚性假设计算得到的摩擦力值进行了对比分析。分析表明在考虑支柱柔性和理想平面滑动轴承约束的情况下，摩擦力大小为原来的6倍，缓冲器

3、发生卡滞。分析了平面滑动轴承的实际约束情况，提出了轴承支承变形协调系数的概念，并分析了其与摩擦力和卡滞的关系，进而研究了支柱外筒和活塞杆刚度对于缓冲器摩擦力的影响。研究表明在变形协调系数不小于0．53时，缓冲器发生卡滞；适当改变活塞杆和外筒的刚度使其相匹配可以降低缓冲器的摩擦力。关键词：起落架；缓冲器；支柱柔性；摩擦力；卡滞中图分类号：V226；THl22文献标识码：A文章编号：10006893(2014)06160408在起落架缓冲动力学建模中，缓冲器的基本力学单元主要包含空气弹簧力、油液阻尼力、摩擦

4、力和结构限制力4个部分口]。对于着重考虑全机性能或控制性能的起落架缓冲器的动力学模型中，缓冲器摩擦力常被忽略或简化。在Chester[2]关于着重考察前起落架着陆性能的全机着陆动力学研究、Evans等口1关于前三点式起落架飞机地面动力学研究和Batterbee等阻1关于磁流变起落架着陆冲击研究中均忽略了摩擦力项。Gerardi[51在建模时考虑了摩擦力项，但考虑到研究对象是对称机轮构型的起落架，也忽略了摩擦力项。顾宏斌[61在飞机地面动力学的研究中，将油液阻尼和摩擦阻尼项综合简化为线性阻尼进行建模，袁东

5、口]贝4将二者综合简化为非线性阻尼进行建模。Ro[81在飞机地面动力学建模中考虑了摩擦力项，贾玉红等凹1在起落架地面滑行主动控制研究以及牟让科和罗俊杰口叩在结构弹性对起落架着陆载荷影响研究中的力学分析模型图也包含了摩擦力项，但在文中均未对摩擦力项是如何建模的进行详述。在着重考虑起落架本身落震动力学特性的研究中，摩擦力项一般都是计及在缓冲器建模之中的。在Milwitzky和Cook[1阳提出的起落架落震二质量动力学模型中，将缓冲器外筒和活塞杆进行刚性化假设，上、下轴承支承处的支反力用一个集中力来代替，并通

6、过轮轴传递的地面载荷得到上、下轴承支反力后，分别乘以相应的摩擦系数得到缓冲器的摩擦力。Cook和Milwitzky[123合作收稿日期：2013—06—24；退修日期：2013—11—18；录用日期：2014—02—27；网络出版时间：2014—03—1712：37网络出版地址：WWWcnkinet／kcms／detail／107527／S1000—689320140003html基金项目：国家自然科学基金(51105197，11372129，51305198)；江苏高校优势学科建设工程资助项目*通讯作

7、者Tel：025—84892384E-mai

8、：we／xiaohui@nuaaeducn黾属格式We／XH，SongXc，NieH，etalEffectofshockstrutflex／b／I／tyonlandinggearshockabsorberfrictionforceiJ3ActaAeronau—t／caetAstronaut，caSin／ca，2014，35(6)：1604—1611魏小辉，泉晓晨，聂宏，等支柱柔性对起落架缓冲器荤擦力蝻影响i如航空学报，2014，35(6)：1604—1611

9、魏小辉等：支柱柔性对起落架缓冲器摩擦力的影响1605的考虑机翼柔性的起落架落震动力学分析中采用了相同的起落架缓冲器摩擦力建模方法。Wahick33和魏小辉m。153等在起落架和全机动力学的研究中仍沿用此摩擦力模型。KhapaneE埘在全机着陆和滑跑地面动力学建模中采用了密封摩擦模型，而忽略了上、下轴承结构载荷产生的摩擦力项。然而更为符合实际的情况应当是将上、下轴承结构载荷产生的摩擦力项和密封摩擦项叠加，共同构成起落架缓冲器的摩擦力项。Dan