跨大气层飞行器起落架设计及缓冲性能优化分析研究

发布时间：2017-09-24 07:30

  本文关键词：跨大气层飞行器起落架设计及缓冲性能优化分析研究

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【摘要】：起落架涉及到飞行器起降的可靠性与安全性,是飞行器重要的结构与系统之一。随着空地往返载运工具研制工作的推进以及其军事与民用需求,跨大气飞行器已成为国际航空航天科学与技术领域竞相研究的新热点,尽管其起落架设计可以借鉴已有的经验,但也带来了新的难题与挑战。本文以跨大气层飞行器起落架为研究对象,依据飞行器全机总体参数和起落架技术指标,结合工程设计方法,提出了起落架总体布局方案。对起落架缓冲器进行了方案设计,工程估算了起落架的缓冲器外筒及活塞杆径向尺寸以及缓冲器初始压力容积、初始压力、压气面积压油面积等初始相关充填参数。利用虚拟样机技术对各起落架构件作了3D建模与装配,在Virtual Lab Motion软件中建立起落架落震动力学模型并在AMESim软件中建立缓冲器液压模型,通过该结构-系统的联合仿真试验,基于OPTIMUS软件和LMS Virtual.Lab Motion软件开展了起落架联合仿真缓冲性能优化研究。优化结果使前、主起落架缓冲器轴向载荷分别降低了17.5%和13.3%,缓冲器效率提高了9.9%和7.4%。应用修正的Craig-Bampton模态综合法利用NASTRAN有限元分析软件对起落架加以柔性化处理,对其落震缓冲性能作了分析,并通过调试确定了缓冲器性能参数。本文完成了跨大气层飞行器起落架的初步设计,建立了基于Motion和AMESim开展缓冲性能联合仿真,利用OPTIMUS软件集成LMS Virtual.Lab Motion实现缓冲器参数优化,为起落架缓冲器的设计提供了一种解决方案。
【关键词】：跨大气层飞行器 起落架 缓冲器 优化 联合仿真 柔性体
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V226
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-12
• 注释表12-14
• 缩略词14-15
• 第一章 绪论15-23
• 1.1 引言15-16
• 1.2 当前研究概况16-21
• 1.2.1 跨大气层飞行器着陆装置16-19
• 1.2.2 起落架布局设计19
• 1.2.3 起落架缓冲器设计及其缓冲性能仿真优化设计19-21
• 1.3 本章的主要工作及研究内容21-23
• 第二章 起落架的总体布局研究23-27
• 2.1 引言23
• 2.2 起落架总体参数和设计要求23-24
• 2.3 初步布局设计24-26
• 2.3.1 方案设计阶段24
• 2.3.2 停机地面载荷的计算24-25
• 2.3.3 轮胎的选择25-26
• 2.4 本章小结26-27
• 第三章 起落架缓冲系统参数设计27-33
• 3.1 引言27
• 3.2 参数设计27-32
• 3.2.1 使用下沉速度27
• 3.2.2 撞击功量估算27
• 3.2.3 使用行程估算27-28
• 3.2.4 活塞杆面积的初步计算28-29
• 3.2.5 缓冲器初始气腔体积和压力的计算29-31
• 3.2.6 缓冲器设计31-32
• 3.3 本章小结32-33
• 第四章 基于虚拟样机的起落架联合仿真33-47
• 4.1 引言33-34
• 4.2 起落架结构三维建模与装配34-36
• 4.3 落震试验36-39
• 4.3.1 落震试验参数的确定36-38
• 4.3.2 起落架落震力学模型38-39
• 4.4 基于Motion与AMESim的联合仿真39-43
• 4.4.1 联合仿真方法39-40
• 4.4.2 起落架落震试验动力学模型40-41
• 4.4.3 起落架缓冲器液压模型41-43
• 4.5 起落架落震试验仿真及分析43-46
• 4.5.1 前起落架落震仿真结果及分析43-44
• 4.5.2 主起落架落震仿真结果及分析44-46
• 4.6 本章小结46-47
• 第五章 基于OPTIMUS的缓冲器优化设计47-57
• 5.1 引言47
• 5.2 OPTIMUS软件介绍47-49
• 5.2.1 OPTIMUS软件优势47-48
• 5.2.2 OPTIMUS软件工作过程48-49
• 5.3 优化模型的建立49-50
• 5.3.1 设计变量49
• 5.3.2 目标函数49-50
• 5.3.3 约束条件50
• 5.4 优化工作流的建立50-52
• 5.4.1 软件的集成50-52
• 5.4.2 优化算法52
• 5.5 优化结果及其分析52-56
• 5.5.1 前起落架优化结果及分析52-54
• 5.5.2 主起落架优化结果及分析54-56
• 5.6 本章小结56-57
• 第六章 柔性化起落架落震缓冲性能分析57-65
• 6.1 引言57
• 6.2 有限元分析理论基础57-59
• 6.3 起落架构件有限元模型及柔性体模型的建立59-61
• 6.3.1 起落架构件网格划分59-60
• 6.3.2. 边界条件的定义60-61
• 6.3.3 起落架柔性体模型的建立61
• 6.4 柔性体落震性能仿真及分析61-64
• 6.4.1 前起落架柔性体落震性能分析61-63
• 6.4.2 主起落架柔性体落震试验及其结果分析63-64
• 6.5 本章小结64-65
• 第七章 总结与展望65-67
• 7.1 本文主要工作总结65-66
• 7.2 进一步工作展望66-67
• 参考文献67-70
• 致谢70-71
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文71

【参考文献】

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本文编号：910133