海鸥300飞机起落架着陆动力学试验研究

针对海鸥300水陆两栖飞机起落架落震试验的技术需求,研制一套用于轻型飞机起落架落震试验的动力冲击试验系统,解决了低摩擦滑道设计、机轮高速带转、跑道模拟、撞击平台设计等关键技术.结合CCAR-23-R3要求,完成了海鸥300前起落架落震调参试验、限制落震试验和储备能量吸收落震试验.结果表明,试验系统工作稳定可靠,起落架限...     

管簧式起落架落震试验及分析

为了获得管簧式起落架着陆性能的特点,设计了管簧式起落架落震试验,以获得相关的落震性能参数。同时设计了落震测试系统,并通过对起落架落震系统的测试,确定落震试验操作系统的可行性。通过改变管簧式起落架下落高度和投放质量以及机轮带转等参数,总结机轮所受的最大垂向力和起落架最大垂向位移的变化规律,得到管簧式起落架的相关落震性能参数,为起落架设计提供参考。     

力学在飞机结构设计中的应用与发展

首先阐述了飞机结构中的力学问题。基于我们近几年的研究工作,从若干方面介绍了力学在飞机结构设计中的应用与发展,如机身的广布疲劳损伤蔓延的断裂力学计算和风险评估,鸟撞驾驶舱盖和起落架落震的强度问题,以及低速冲击作用下机翼的复合材料层合板的脱层和基体断裂问题等。     

舰载机全机落震试验机翼升力模拟方法研究

舰载机全机落震试验机翼升力模拟是在实验室测试飞机着陆载荷时,给飞机动态施加飞机着陆时刻机翼升力,模拟飞机着陆真实受载,机翼升力施加是否合理是全机落震试验成功与否的关键技术。给出了全机落震试验机翼升力模拟准则,提出了一种适用于全机落震试验的模拟机翼升力加载方法。根据该方法介绍了机翼升力加载装置设计原理,并对设计的机翼升力模拟装置进行了力学性能测试。将此方法和装置应用于某型飞机全机落震试验中,分别从施加模拟机翼升力大小、飞机姿态影响、下沉速度影响和着陆能量吸收四个方面对全机落震试验机翼升力模拟方法进行验证和评估。试验结果表明,该方法符合全机落震试验升力模拟准则,可用于舰载机全机落震试验。     

非线性自适应起落架振动性能研究

飞机起落架系统是一个非线性振动系统 ,通过建立起落架的非线性振动模型和控制方程 ,用数值模拟方法对主动控制起落架和被动起落架的动态特性进行了比较。结果表明 ,采用主动控制技术可大大降低起落架的冲击载荷和振动载荷 ,提高飞机的滑行性能     

飞机起落架箱体零件的研究与加工工艺

飞机起落架是一个特殊的部件,它的强度和精度直接影响飞机的起飞与降落,它不仅需要承受飞机本身的静载荷,还需要承担冲击载荷和疲劳载荷,如何保证起落架的质量和安全,它内部零件是关键,本文研究分析飞机起落架箱体零件,探讨它的加工工艺,保证飞机起飞和降落。     

半轴式起落架落震动力学及结构参数影响研究

针对某无人机在飞行试验中出现的缓冲器卡滞问题,以其半轴式主起落架为研究对象,建立了包含半轴式机轮载荷作用下缓冲支柱摩擦力模型的落震动力学分析模型,采用数值分析方法编程求解了其落震动力学特性,与试验结果符合较好。进而对半轴长度和缓冲器全伸长上、下轴承距离等结构参数对缓冲器摩擦力以及落震性能的影响进行了研究。研究表明:半轴式起落架缓冲器摩擦力占缓冲器轴力的比值远比一般缓冲器要大;半轴长度和缓冲器上、下轴承初始间距对缓冲器摩擦力影响很大,半轴长增加20mm可造成缓冲器摩擦力增大17.9%,轴承初始间距减小5%可造成缓冲器摩擦力增大39.6%。     

ARJ客机进场飞行过程的起落架噪声的实验研究

对ARJ客机降落阶段的起落架噪声进行了现场测量分析,为了将起落架噪声源与其他噪声源分开,利用了阵列信号处理技术,实验发现:ARJ飞机起落架噪声主要集中在900 Hz以下,且前、主起落架均存在强单音噪声,对起落架噪声可能的声源来源进行了分析,为起落架降噪设计提供了支持。     

飞机着陆数值仿真及机场道面动载特性研究

为研究飞机着陆滑跑过程民用机场道面动荷载特性,以Boeing737-800机型为例,基于动力学仿真软件VI-Aircraft,建立了机身、起落架及轮胎三维数值仿真模型,根据某机场道面实测平整度数据创建道面仿真模型,形成了一套考虑气动力变化特性的飞机着陆冲击仿真方法,并通过相关起落架系统落震试验以及飞机-地面运动学理论解析两方面验证了仿真方法的可靠性。此外,系统讨论了各类着陆状态参数对道面动载特性的影响,明确了不同着陆状态参数影响下道面动载系数量化取值范围,揭示了各着陆状态参数对道面动载响应的影响规律及影响机理。研究结果表明：随着陆质量、接地速度及滚转角增大,道面动载响应显著增强;随着陆航向速度增大,道面动载响应明显减小;而随俯仰角增大,道面动载响应整体呈现波动减小的趋势。飞机着陆过程中道面动载系数敏感性因素从大到小依次为：航向速度、着陆质量、接地速度、滚转角与俯仰角,充分考虑各着陆状态参数影响,一般情况下道面动载系数D_IM分布区间为1.18～1.80。研究成果可进一步拓展用于飞机着陆跑道桥的分析研究。     

冲击载荷对飞机起落架螺纹连接的影响

对近期民航飞机主起落架连杆插销螺栓失效原因进行分析,估计出飞机降落过程中插销螺栓承受的最大冲击载荷为698 MPa,采用Yamamoto方法分析计算得到插销螺栓每一个啮合螺纹的应力分布,利用有限元分析法建立了连杆插销螺栓连接的有限元模型,分析所有啮合螺纹的应力应变场。分析了冲击载荷对螺旋效果和螺纹啮合位置产生的影响,这为飞机起落架的校查及使用寿命预测提供了重要的依据。     

基于虚拟样机技术的飞机起落架着陆载荷分析

起落架是飞机重要的承载机构,其在飞机的起飞、降落和着陆过程中担负着十分重要的作用。起落架着陆载荷是指在飞机着陆瞬间起落架所承受的地面载荷,根据位置的不同可分为轮胎接地点载荷、轮轴点载荷和交点载荷。飞机设计重量（包括空机重量、商载和燃油重量）的分布变化会对起落架着陆载荷产生影响。以典型民用飞机的起落架为研究对象,基于虚拟样机技术对起落架模型进行着陆分析。首先利用HyperMesh、MSC.Nastran软件对飞机起落架模型进行前处理和简化,然后根据中国民用航空规章运输类飞机适航标准相关条目要求,在MSC.ADAMS软件中设置相应的工况参数并进行起落架着陆动力学仿真分析,研究不同燃油密度下飞机的重量和重心变化对起落架轮轴点着陆载荷的影响。通过对比仿真结果可以发现：飞机的重量和重心变化对起落架轮轴点着陆载荷产生了明显的影响,而燃油密度变化对起落架轮轴点着陆载荷的影响较弱。研究结果可为今后有针对性地开展起落架着陆载荷计算提供参考和指导。     

起落架载荷标定模型的集成学习方法

为解决飞机起落架载荷标定实验使用线性回归建立标定方程结果不理想的问题,考虑到实验中起落架压缩行程和应变片布片位置等因素对标定载荷的非线性影响,运用特征融合、集成学习理论,通过使用AdaBoost和XGBoost非线性回归方法,构建起落架载荷标定模型。首先,通过起落架载荷标定实验获取实验数据,使用主成分分析方法建立输入特征矩阵;其次,构建起落架载荷标定模型,将起落架三向加载载荷分别作为标签向量,训练集和测试集根据随机取样原则划分,使用AdaBoost和XGBoost两种方法训练标定模型;最后,在测试集中对载荷进行拟合预测,并使用均方根误差、平均绝对误差、决定系数、耗时4个评价指标对模型进行评估。实验结果显示,与广泛使用的最小二乘法相比,XGBoost方法建立的标定模型能够更好地拟合加载载荷,在不考虑时效性的场景下XGBoost算法更具优势。研究结果对提高飞机起落架载荷实测准确性以及飞机结构健康监测的进一步研究具有重要价值。     

典型民机机身段水上冲击数值模拟方法及其耐撞性研究

为了改善民机在紧急迫降情况下的安全性能,对典型机身段水上冲击数值模拟方法及其冲击特性进行了研究。通过合理的简化建立了机身段有限元模型,对有限元方法(FEM)、任意拉格朗日/欧拉方法(ALE)和光滑粒子方法(SPH)水体模型进行了研究,探讨了水体材料模型对机身段结构动态响应特性的影响。在7 m/s垂向冲击速度下,对比分析了水面和刚性地面情况下的机身段结构的耐撞性能。结果表明ALE方法具有最佳计算精度和计算效率。由于忽略了偏应力,采用空材料得到的机身结构响应与弹性流体和弹塑性水体材料有明显不同。在水上冲击过程中,由于水体耗散了大量冲击动能,因此机身加强框变形较小。机身底部蒙皮结构承受较大的均布载荷,因此蒙皮吸能结构吸收了较多的冲击动能,是最重要的吸能结构之一。相对于刚性地面,水面冲击情况下机身具有更小的加速度过载。在紧急迫降情况下,选择湖泊或者江河等水域作为迫降地点可以减小乘员承受加速度过载。     

飞机拦阻系统拦阻力模型的实验研究

为了研究建立飞机机轮与特性材料拦阻系统(Engineered Material Arresting System,简称EMAS)之间作用力的计算模型,设计建造了专门的实验装置。通过改变机轮尺寸、运动速度、负重、轮胎胎压,泡沫材料的厚度与强度等参数,开展了大量实验,发现了泡沫材料在机轮碾压下的一些物理现象,获得了实验数据。在这些实验结果的基础上建立了拦阻力模型,并对模型的准确度进行了验证。研究表明：1) 机轮运动速度对拦阻力的影响较小;2) 被机轮碾压后材料是处于压透状态还是处于未压透状态对拦阻力有重要影响;3) 泡沫材料的强度水平对拦阻力的影响是复杂的,增加材料强度可能降低拦阻力;4) 建立的拦阻力模型较好地反映了实验现象;5) 在实验范围内,模型对机轮所受拦阻力计算结果相对偏差的平均值小于10%,最大相对偏差为17%。     

Limitations and potential improvement of the aircraft pavement strength rating system to protect airport asphalt surfaces

A pavement strength rating system is internationally adopted in order to protect aircraft pavements from inadvertent overload. The system has two elements. The primary element is designed to protect the pavement against subgrade rutting and the second is intended to protect asphalt pavement surfaces. The surface-protection element is arbitrary and empirical, placing category-based limits on aircraft tyre pressures. In 2008, increases in the tyre pressure limits were proposed by aircraft manufacturers and these were approved in 2013. The research reported in this paper assesses the impact of tyre pressure and individual wheel load increases on calculated flexible pavement stress indicators, as well as identifying an improved surface layer protection element. Stresses were calculated near the surface, at the surface layer interface and at the subgrade. Tyre pressure and wheel load combinations included current (18 t and 1.35 MPa), imminent (33 t and 1.75 MPa) and future (40 t and 2.15 MPa) aircraft. Surface layer stress increased significantly (20–30%) with increases in both tyre pressure and wheel load. The subgrade stress increased near-equally (97%) with wheel load but was insensitive (<1%) to tyre pressure changes. The ability of the current aircraft pavement strength rating system to protect pavements from the increasing demands of aircraft was demonstrated to be limited to the subgrade. It is recommended that the tyre pressure rating be amended to reflect the combined impact of both tyre pressure rating and individual wheel load. It is also recommended that ongoing efforts to incorporate additional asphalt surface failure modes into routine pavement design be given high priority. The importance of these issues is reinforced by the limited availability of remedies to counter any negative impacts of increased surface layer stresses, especially in hot climates.     

具有隔震构造的安全壳飞机撞击耦合动力响应模拟分析

建筑物隔震构造主要用于削弱地基中地震荷载对上部结构的影响,而来自上部的飞机撞击对于安全壳隔震体系的影响如何是保证核电安全值得探讨的重要问题。为评价核电站安全壳隔震体系与飞机撞击的耦合动力效应,该文提供了一种细致的模拟耦合动力分析的手段,建立了安全壳细致的动力数值模型,针对不同刚度的隔震支座及无隔震条件,进行多种类型飞机撞击作用下安全壳的动力响应分析。结果显示,飞机撞击作用期间,不同刚度的隔震支座与无隔震条件相比,撞击位置中心节点位移与冲击力的大小具有相关性,因而存在差异,而对于安全壳混凝土结构损伤区域分布则差异不大;但在撞击荷载作用后,不同刚度的隔震支座则会对安全壳振动衰减过程有较大影响。研究表明在隔震体系设计阶段,不能片面的考虑隔震体系在削弱地震响应方面的需求,需要与飞机撞击振动衰减过程耦合分析,从而确定适宜的隔震支座水平刚度等参数。     

Numerical simulation of stress and deformation in a railway crossing

Stress/strain analysis is the key to understanding and predicting wear and fatigue behavior of a crossing. By taking into account non-linear material properties, a three dimensional elastic–plastic finite element model, which is composed of wheel, crossing and ties, is presented for the simulation of stress/deformation in a railway crossing. The influences of dynamic wheel load and wheel–crossing contact are examined. Stress, plastic strain and vertical displacement of the simulated crossing under dynamic wheel load at different wheel–crossing contact positions are investigated. The maximum vertical displacement occurs at the wheel–crossing contact region, and decreases gradually from the wheel–crossing contact region to the toe-end and heel-end of the crossing. The maximum von Mises stress and maximum equivalent plastic strain in the crossing increase remarkably with the increase of the train speed. The maximum vertical displacement in the crossing increases obviously and varies linear approximately with the train speed. The maximum von Mises stress, maximum vertical displacement and maximum equivalent plastic strain in the crossing are very sensitive to the axle load and are linear approximately with the axle load.     

水力驱动系统在冲击作用下的动力学响应

推导了水力驱动系统在冲击载荷下的动力学方程,并数值模拟控制棒在不同冲击载荷下的动力学响应.研究表明,控制棒水力驱动系统在不同的冲击载荷作用下的响应机理是不同的.在快速冲击作用下,控制棒来不及进行自我调节,响应幅值主要依赖于冲击位移的输入,冲击位移大则响应大.冲击响应幅值还与冲击方向有关,当冲击位移向下时,控制棒的响应位移相对比较大.在慢速冲击作用下,只要冲击加速度不大,水力驱动系统就有时间依靠自身的调节能力维持系统的稳定,系统的响应幅值很小.     

商用客机对核安全壳撞击破坏效应的数值模拟分析

为研究商用客机撞击下新型核反应堆安全壳安全防护性能,该文建立新舟600飞机和安全壳精细化有限元模型,采用LS-DYNA软件对撞击全过程进行数值模拟,分析安全壳结构位移响应和局部损伤破坏情况。分析表明：新舟600撞击力时程曲线中的峰值荷载是因引擎和机翼撞击安全壳所致,撞击力时程曲线与Phantom F4战斗机和Boeing 707客机撞击力时程曲线的形状大体相似,但撞击持续时间、峰值荷载大小有较大差别;在正常巡航速度撞击下核安全壳局部破坏较为严重,局部变形量超过规范许可值,密闭性能受到影响;采用在直接施加撞击荷载的计算方法不能反映安全壳真实的响应和损伤破坏。