大型客机起落架缓冲系统优化设计技术研究硕士学位论文(编辑修改稿)

大型客机起落架缓冲系统优化设计技术研究硕士学位论文(编辑修改稿)内容摘要：

...................................... 20 图 3. 7 某型 飞机主起落架使用功落震功量图 ........................................................................ 21 图 3. 8 某型 飞机主起落架最大功落震功量图 ........................................................................ 22 图 4. 1 油针轮廓图 ............................................................................................................... 25 图 4. 2 优化流程图 ............................................................................................................... 27 图 4. 3 ISIGHT 集成 ADAMS 过程中相关文件从属关系 ......................................................... 28 图 4. 4 参数映射示意图 ........................................................................................................ 30 图 4. 5 优化油针分段位置后 某型 飞机主起落架落震功量图 ................................................... 31 图 4. 6 优化油针截面面积后 某型 飞机主起落架落震功量图 ................................................... 33 图 4. 7 优化油针分段位置和截面面积后 某型 飞机主起落架落震功量图 .................................. 34 图 5. 1 额定压力下主起落架轮胎的压缩曲线 ........................................................................ 37 图 5. 2 额定压力下前起落架轮胎的压缩曲线 ........................................................................ 37 图 5. 3 起落架缓冲器初步设计 EXCEL 表格 ........................................................................... 43 图 5. 4 起落架缓冲器设计、仿真、优化一体化流程 .............................................................. 44 图 5. 5 优化后输出的结果文件内容 ...................................................................................... 44 图 5. 6 大型客机前起落架落震功量图 ................................................................................... 45 图 5. 7 大型客机主起落架落震功量图 ................................................................................... 47 图 5. 8 优化后大型客机前起落架落震功量图 ........................................................................ 48 图 5. 9 优化后大型客机主起落架落震功量图 ........................................................................ 52 大型客机起落架缓冲系统优化设计技术研究 VIII 表 3. 1 某型 飞机主起落架虚拟样机测试结果与试验结果对比 ................................................ 21 表 4. 1 某型 飞机主起落架油针几何参数 ............................................................................... 31 表 4. 2 油针分段位置优化前后 某型 主起落架落震仿真结果对比 ............................................ 32 表 4. 3 优化油针分段位置后油针的几何参数 ........................................................................ 32 表 4. 4 油针截面面积优化前后 某型 主起落架落震仿真结果对比 ............................................. 33 表 4. 5 优化油针截面面积后油针的几何参数 ........................................................................ 32 表 4. 6 油针分段位置和截面面积优化前后 某型 主起落架落震仿真结果对比 ........................... 34 表 4. 7 优化油针分段位置和截面面积后油针几何参数 .......................................................... 34 表 5. 1 大型客机起落架轮胎参数 ......................................................................................... 36 表 5. 2 飞机每 1000 次着陆下沉速度出现次数 ...................................................................... 38 表 5. 3 大型客机前起落架和主起落架缓冲器参数 ................................................................. 43 表 5. 4 大型客机前起落架落震仿真结果 ............................................................................... 46 表 5. 5 大型客机主起落架落震仿真结果 ............................................................................... 47 表 5. 6 大型客机前起落架油针参数 ...................................................................................... 48 表 5. 7 优化前后大型客机前起落架使用功落震仿真结果对比 ............................................... 49 表 5. 8 优化前后大型客机前起落架最大功落震仿真结果对比 ............................................... 50 表 5. 9 大型客机主起落架油针参数 ...................................................................................... 50 表 5. 10 优化前后大型客机主起落架使用功落震仿真结果对比 ............................................. 51 表 5. 11 优化前后大型客机主起落架最大功落震仿真结果对比 .............................................. 52 南京航空航天大学硕士学位论文 IX 注 释 表 oriA 油孔面积 uL 上下支撑间的距离 inA 油液腔横截面积 qfM 飞机的起飞重量 outA 活塞杆横截面积 zlM 飞机的着陆重量 aA 压气面积 mtjM 主起落架停机重量 hA 压油面积 ntjM 前起落架停机重量 nA 油孔的静横截面积 dlM 起落架当量质量 PA 油针横截面积 mdlM 主起落架当量质量 a 重心前限与主起落架的距离 ndlM 前起落架当量质量 b 重心前限与前起落架的距离 M 弹性支撑质量 C 轮胎垂直阻尼系数 m 非 弹性支撑质量 dC 油孔的缩流系数 N 轮胎数量 D 轮胎与地面间的摩擦力 lN 作用在下支撑上的力 tireE 轮胎吸收的能量 uN 作用在上支撑上的力 hE 缓冲器吸收的能量 SN 垂直于缓冲支柱轴线作用在 sysE 缓冲系统吸收的能量 轮轴上的力 0aF 初始空气弹簧力 n 过载系数 aF 空气弹簧力 0P 气体初始压力 fF 内外筒间的摩擦力 aP 气体压力 hF 油液阻尼力 hP 油液压力 SF 缓冲支柱轴向力 tjP 气体的停机压力 VF 地面对轮胎的垂直反力 Q 液压油流经油孔的体积流速 VKF 轮胎垂直方向的弹性力 S 缓冲器行 程 VCF 轮胎垂直方向的阻尼力 syS 缓冲器使用行程 tjF 起落架停机载荷 tjS 缓冲器停机行程 g 重力加速度 maxS 缓冲器最大行程 LK 升重比 S 缓冲器压缩 伸展速度 K 轮胎垂直变形系数 max)(S 缓冲器最大压缩伸展速度 L 升力 S 缓冲器沿轴线方向的加速度 lL 下支撑到轮轴的距离 t 时间 大型客机起落架缓冲系统优化设计技术研究 X V 气体体积  轮胎的垂直变形 0V 气体初始体积  轮胎垂直变形速率 zV 下沉速度 h 缓冲器效率 oilV 油液体积  气室初始体积与使用行程下 0oilV 油液初始体积 体积之比 mX 非弹性支撑质量的水平位移 max 气室初始体积与最大行程下 mX 非弹性支撑质量水平方向加速度 体积之比 cy 重心位移 l 下支撑与内筒间的摩擦系数 MZ 弹性支撑质量的垂直位移 u 上支撑于外筒间的摩擦系数 MZ 弹性支撑质量垂直方向的加速度 g 轮胎与地面间的摩擦系数 mZ 非弹性支撑质量垂直方向加速度  油液的密度 mZ 非弹性支撑质量的垂直位移 Φ 缓冲支柱轴线与铅垂线夹角  油液体积模量 cz 传力系数  气体多变指数 南京航空航天大学硕士学位论文 1 第一章 绪论 工程背景与意义 起落架设计是飞机设计中最基础的领域之一，设计和集成的过程中涉及 许多 工程领域，并且随着飞机重量和尺 寸的不断增加，在最近的几十年中变得越来越复杂，因而使之在飞机设计技术中成为广为探讨和研究的关键技术之 一。 [1]大型客机具有起飞重量大、结构尺寸大、对安全性、可靠性、舒适性、经济性和使用寿命要求高的特点。 因而对于大型客机起落架缓冲系统的设计，既要满足其起飞重量大和结构尺寸大的 要求，又要 满足安全性、可靠性、舒适性、经济性和使用寿命的要求，使得缓冲系统的设计成为大型客机起落架设计最核心的问题 之一。 [2][3] 起落架缓冲系统经历了钢盘弹簧、钢片弹簧、空气和油液缓冲支柱的发展历程。 油 气式缓冲 器 自 1918 年首次采用以来， 由于其具有极高的缓冲效率，因而成为飞机上使用最广泛的一种缓冲器。 [4]油 气式缓冲器不仅在各种缓冲器中效率最高，而且从能量耗散的观点来看，它也是最好的。 为了提高 油 气式缓冲器 的缓冲性能，起落架设计人员在缓冲器的结构形式和内部构造上都进行了大量的设计尝试与改进，如变油孔、双腔等缓 冲器设计技术，并取得了一些进展与成果。 [5]随着对于起落架缓冲器结构形式和内部构造的改进空间越来越小， 而可用于起落架缓冲器优化的设计方法和设计工具不断发展进步，使得 如何通过缓冲器内部参数（单腔或双腔的充填参数、缩流孔面积和油针形状等）的优化设计提高缓冲性能，则逐渐进入人们的视线并成为研究的重点和热点之一。 传统的缓冲系统设计，是利用工程算法对缓冲器尺寸（如缓冲器使用行程、活塞杆直径和外筒直径等）和内部填充参数（初始空气腔体积、初始空气腔压力和缩流孔面积等）进行初步估算，然后在此基础上通过起落架落震试验不断调 整充填参数完成对缓冲系统的设计工作。 这。