起落架结构的非线性振动及振动的主动控制

发布时间：2018-10-24 18:39

【摘要】：飞机起落架是飞机着陆与滑行过程中极其重要的承力部件,对飞机安全起降和滑行起到非常重要的作用。在飞机着陆和滑行过程中,由于机场地面不平顺而受到的冲击载荷引起振动,而这些载荷形成的振动是造成飞机寿命低、稳定性差、操作性难、乘客舒适度低的主要原因。研究起落架的振动问题也是航空工程的重要问题,不仅具有理论意义,更有实际的应用价值。本文主要分析了起落架的非线性振动并对振动进行主动控制。分析模型由简单到复杂,分别对起落架的单自由度非线性振动系统及两自由度非线性振动系统进行了分析。研究了非线性参数对系统振动的影响,并采用时滞反馈控制起落架的振动。针对1:2和1:3两种内共振情形下起落架的振动问题进行了分析。研究了外激励频率趋近一阶振动模态和二阶振动模态时系统的动力学行为,并重点研究了利用时滞反馈控制起落架振动,分析了反馈增益系数和时滞量对系统振动的影响,从而利用时滞反馈来控制起落架的振动。首先,将起落架振动系统简化成一个单自由度的质量-弹簧非线性振动系统。研究系统的非线性振动特性,并采用时滞反馈控制系统的振动。分析了阻尼和非线性等物理参数,以及时滞反馈增益系数、时滞量等控制参数对系统振动的影响。研究结果表明,非线性刚度系数增大会导致系统出现多值现象。阻尼系数的增大有助于减小起落架的振幅,反馈增益系数的增大有助于稳定系统。其次,由于单自由度模型不能全面反映起落架结构的振动特性,因此,将起落架和机轮组作为两个独立的自由度,建立了一个两自由度的非线性振动模型。针对起落架结构可能存在二次和三次非线性的情况,分别对振动系统存在1:2内共振和1:3内共振两种内共振情况进行了研究。分别对外激励频率趋近振动系统的一阶模态频率和二阶振动模态频率两种情况的振动特性进行了研究。主要研究了非线性参数、阻尼系数等物理参数对系统动力学行为的影响。重点研究了采用时滞反馈控制系统的振动问题,分析了反馈增益系数和时滞量对系统振动的影响规律。研究结果表明,增大系统阻尼,起落架的振幅将减小,阻尼对机轮组的振幅影响不大。当阻尼增大到某个值时,系统的振幅将保持不变。非线性刚度系数对系统的振幅峰值没有影响,会使系统的共振峰值发生偏移,这样就很容易导致系统不稳定。系统振幅随着时滞量呈周期性变化,有波峰波谷。时滞减振可以利用系统幅频响应曲线处于波谷时的区间实施减振,能够取得很好的振动控制效果。最后,文章利用多尺度法对非线性振动系统的运动微分方程进行分析,得到了系统的二次近似解析解。并用Mathematica和WINPP等软件进行数值模拟。理论分析的结果与数值模拟结果吻合的很好,证明了本文结果的可靠性。论文的研究表明,时滞反馈控制减振技术是一种操作简单、减振效果好、减振频带宽的主动减振技术。本文利用时滞减振技术对起落架的振动进行控制,取得了很好的减振效果。论文的研究在理论上推进了非线性动力学的发展,在应用方面为工程技术人员提供了一种新兴的减振技术。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：南昌航空大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V226;TB535

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本文编号：2292224