基于PAM-CRASH的飞机着舰拦阻系统动力学仿真分析
发布时间：2021-07-07 18:22
目的研究拦阻和着舰过程中拦阻钩的动态响应,为拦阻钩的多冲动力学分析提供依据。方法运用PAM-CRASH软件建立着舰拦阻冲击动力学的有限元模型,将整个过程分解为着舰和拦阻两个不同的阶段,考虑柔性体的建模方法。结果通过仿真分析,得到拦阻着舰过程中响应最大的位置,得到绳索拦阻的最大载荷。结论针对飞机拦阻钩结构动力学模型,就其啮合过程进行了动力学仿真,考虑飞机的航向及下沉速度综合作用下拦阻绳索的动态响应,探索了柔性拦阻绳索结构的动力学模拟方式。
【文章来源】：装备环境工程. 2020,17(09)
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
舰载机典型拦阻过程
图4着舰状态冲击模型Fig4Impactmodeloflandingstatus表1钩臂在着舰过程中的应力应变情况Tab.1Stressandstrainofthehookarmduringlanding应力/MPa位置钩臂与缓冲器连接根部钩臂靠近销子钩头位置左上471.42542.34左下324.78524.65右上467.46524.21右下342.24469.57图5钩臂上的应力时间历程Fig.5Stress-timeofthehookarm图6着舰瞬间缓冲器载荷时间历程Fig.6Force-timeoftheabsorberatlandingmoment3.2拦阻冲击分析针对某型预警机试验状态拦阻过程进行了瞬态冲击分析，建立的有限元模型见图7。缓冲器载荷采用和着舰冲击一致的状态，拦阻索长度取1m，两端固支。图8和图9所示为拦阻瞬间钩弯根处和绳索上的应力云图。图7拦阻瞬态冲击有限元模型Fig.7Finiteelementmodelforarrestingtransientimpact3.3着舰拦阻冲击分析拦阻着舰过程中的计算状态同3.1小节一致。图
会通过拦阻钩将冲击载荷梁传递到舰载机的机体[4-5]。最早进行舰上拦阻的美国人采用两端放置砂包的方式而产生了第一代重力型拦阻装置MK1。由于舰载飞机的着陆方式是撞击式的，因此拦阻钩会承受很大的冲击载荷，高强度钢丝[6]可以保证拦阻过程的载荷传递且不会产生断裂破坏，并且在使用数十次后就进行更换[7]。一般来说，拦阻索直径为35mm。1955年美国超级航母的拦阻系统已经可以拦停以150节速度啮合、20t的着舰质量。图1舰载机典型拦阻过程Fig.1Typicalarrestingprocessofcarrieraircraft图2F-35的A型空军型和C型海军型拦阻钩Fig.2ArrestinghookwithconfigAfortheairforceandconfigCforthenavyofF-351拦阻钩工作原理目前最具有代表性的是美国的MK7系列液压缓冲式拦阻装置[8]，其系统组成有：拦阻索、拦阻索支撑系统、拦阻机系统、滑轮缓冲系统、钢索尾端缓冲系统、钢索系统、定长冲跑控制系统、复位系统以及油液冷却系统等。图3为MK7型拦阻系统示意图。图3MK7型拦阻系统示意Fig.3SchematicdiagramofarrestingsystemofMK7拦阻钩在飞机着陆时在很短的时间内放下，并由纵向缓冲器压紧在道面上，然后钩住绳索，随后带动拦阻机工作，在规定的时间或距离内耗散掉飞机的动能，以使其很快停下来。柔性绳索与舰载机的拦阻钩在瞬间接触过程中，由自由状态开始张紧，这是由于拦阻钩在接触点产生了拦阻拉力，但由于飞机的前向运动，使得拦阻钩拉力垂直于绳索。着舰时拦阻钩啮合拦阻索的速度和着舰姿态不仅关系到作用在飞机结构上的载荷大小，还关系到飞机在着舰甲板上滑行制动能力和座舱视角以及逃逸复飞的能力。2理论基础绳索动力学问题是高度非线性的问题。1956年Ringleb[8]建立的应力?
【参考文献】：
期刊论文
[1]舰载飞机拦阻钩载荷实测方法研究[J]. 杨全伟. 航空学报. 2015(04)
[2]舰载飞机着舰拦阻动力学研究综述[J]. 聂宏,彭一明,魏小辉,张明. 航空学报. 2014(01)
[3]飞机柔性对前起落架摆振的影响分析[J]. 冯飞,常正,聂宏,张明,彭一明. 航空学报. 2011(12)
[4]MK7—3阻拦装置拦阻特点分析[J]. 王海东,毕玉泉,杨炳恒,黄奎. 科学技术与工程. 2011(09)
[5]飞机拦阻着陆动力学分析与仿真[J]. 李启明,冯蕴雯,于立明. 计算机仿真. 2010(01)
[6]飞机对中和偏心拦阻钩索动力学分析[J]. 张鑫,李玉龙,刘元镛,戴川. 机械强度. 2008(04)
[7]也谈完全非弹性碰撞和恢复系数[J]. 孙安媛,黄沛天. 大学物理. 2001(03)
硕士论文
[1]柔性梁与刚性地面碰撞动力学研究及仿真[D]. 罗明聪.南京理工大学 2006
本文编号：3270132
【文章来源】：装备环境工程. 2020,17(09)
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
舰载机典型拦阻过程
图4着舰状态冲击模型Fig4Impactmodeloflandingstatus表1钩臂在着舰过程中的应力应变情况Tab.1Stressandstrainofthehookarmduringlanding应力/MPa位置钩臂与缓冲器连接根部钩臂靠近销子钩头位置左上471.42542.34左下324.78524.65右上467.46524.21右下342.24469.57图5钩臂上的应力时间历程Fig.5Stress-timeofthehookarm图6着舰瞬间缓冲器载荷时间历程Fig.6Force-timeoftheabsorberatlandingmoment3.2拦阻冲击分析针对某型预警机试验状态拦阻过程进行了瞬态冲击分析，建立的有限元模型见图7。缓冲器载荷采用和着舰冲击一致的状态，拦阻索长度取1m，两端固支。图8和图9所示为拦阻瞬间钩弯根处和绳索上的应力云图。图7拦阻瞬态冲击有限元模型Fig.7Finiteelementmodelforarrestingtransientimpact3.3着舰拦阻冲击分析拦阻着舰过程中的计算状态同3.1小节一致。图
会通过拦阻钩将冲击载荷梁传递到舰载机的机体[4-5]。最早进行舰上拦阻的美国人采用两端放置砂包的方式而产生了第一代重力型拦阻装置MK1。由于舰载飞机的着陆方式是撞击式的，因此拦阻钩会承受很大的冲击载荷，高强度钢丝[6]可以保证拦阻过程的载荷传递且不会产生断裂破坏，并且在使用数十次后就进行更换[7]。一般来说，拦阻索直径为35mm。1955年美国超级航母的拦阻系统已经可以拦停以150节速度啮合、20t的着舰质量。图1舰载机典型拦阻过程Fig.1Typicalarrestingprocessofcarrieraircraft图2F-35的A型空军型和C型海军型拦阻钩Fig.2ArrestinghookwithconfigAfortheairforceandconfigCforthenavyofF-351拦阻钩工作原理目前最具有代表性的是美国的MK7系列液压缓冲式拦阻装置[8]，其系统组成有：拦阻索、拦阻索支撑系统、拦阻机系统、滑轮缓冲系统、钢索尾端缓冲系统、钢索系统、定长冲跑控制系统、复位系统以及油液冷却系统等。图3为MK7型拦阻系统示意图。图3MK7型拦阻系统示意Fig.3SchematicdiagramofarrestingsystemofMK7拦阻钩在飞机着陆时在很短的时间内放下，并由纵向缓冲器压紧在道面上，然后钩住绳索，随后带动拦阻机工作，在规定的时间或距离内耗散掉飞机的动能，以使其很快停下来。柔性绳索与舰载机的拦阻钩在瞬间接触过程中，由自由状态开始张紧，这是由于拦阻钩在接触点产生了拦阻拉力，但由于飞机的前向运动，使得拦阻钩拉力垂直于绳索。着舰时拦阻钩啮合拦阻索的速度和着舰姿态不仅关系到作用在飞机结构上的载荷大小，还关系到飞机在着舰甲板上滑行制动能力和座舱视角以及逃逸复飞的能力。2理论基础绳索动力学问题是高度非线性的问题。1956年Ringleb[8]建立的应力?
【参考文献】：
期刊论文
[1]舰载飞机拦阻钩载荷实测方法研究[J]. 杨全伟. 航空学报. 2015(04)
[2]舰载飞机着舰拦阻动力学研究综述[J]. 聂宏,彭一明,魏小辉,张明. 航空学报. 2014(01)
[3]飞机柔性对前起落架摆振的影响分析[J]. 冯飞,常正,聂宏,张明,彭一明. 航空学报. 2011(12)
[4]MK7—3阻拦装置拦阻特点分析[J]. 王海东,毕玉泉,杨炳恒,黄奎. 科学技术与工程. 2011(09)
[5]飞机拦阻着陆动力学分析与仿真[J]. 李启明,冯蕴雯,于立明. 计算机仿真. 2010(01)
[6]飞机对中和偏心拦阻钩索动力学分析[J]. 张鑫,李玉龙,刘元镛,戴川. 机械强度. 2008(04)
[7]也谈完全非弹性碰撞和恢复系数[J]. 孙安媛,黄沛天. 大学物理. 2001(03)
硕士论文
[1]柔性梁与刚性地面碰撞动力学研究及仿真[D]. 罗明聪.南京理工大学 2006
本文编号：3270132
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