起落架落震缓冲性能优化分析

徐方舟+张斌+宋春雨

摘 要：针对某型飞机主起落架缓冲器，开展落震仿真研究，并就其落震轮胎跳离地面的缺点提出改进措施，并优化缓冲器充填参数及阻尼孔配置，从而解决了落震轮胎跳离地面现象，落震最大载荷由60443N降低至49206N，缓冲器效率由69%提升至78%，过载由3.67g降至2.9g。

关键词：起落架；缓冲器；动力学仿真

中图分类号：V226 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）05-0032-02

Abstract： In view of the main landing gear buffer of a certain aircraft， the simulation study of falling vibration is carried out， the improvement measures are put forward for the shortcoming of the landing tire jumping off the ground， and the filling parameters of the buffer and the configuration of damping hole are optimized. The maximum load of falling tire was reduced from 60443 N to 49206 N， the buffer efficiency was raised from 69% to 78%， and the overload decreased from 3.67 g to 2.9 g.

Keywords： landing gear； buffer； dynamic simulation

落震试验是验证飞机起落架缓冲性能的重要试验。某型飞机主起落架在落震试验中出现了轮胎跳离地面现象，影响了飞机的着陆稳定性。为此，通过动力学仿真，对缓冲器充填参数及阻尼孔配置进行了优化。

1 起落架动力学模型

在商业软件LMS Virtual.Lab中建立起落架动力学模型：其中各运动关节按照实际落震试验时的自由度进行创建；轮胎采用“Complex Tire”；缓冲器轴向力由以下三部分叠加组成：空气弹簧力fa、油液阻尼力fd和摩擦力ff，此外在缓冲支柱全伸长和全压缩状态下，还存在结构限制力。空气弹簧力、油液阻尼力和摩擦力由式（1）～（3）得出。

2 仿真结果

2.1 原参数下的仿真结果

针对设计着陆工况进行包含机轮带转的起落架落震仿真分析，轮胎垂向载荷如图1所示。最大垂向载荷为60443N。可见，着陆架有一个明显跳离地面的过程，离地时间约为0.05s。

重心位移-地面载荷曲线如图2所示。最大地面载荷为60443N，正行程末端最大载荷为46967N，两者相差13476N；起落架触地后最大位移为209.6mm。第一个正行程吸收功量为8743.4J，起落架缓冲系统效率为69%，机身最大过载为3.67g。

根据仿真分析结果，主着陆架缓冲目前存在系统落震过载较大、着陆架存在跳起现象的问题。此外，缓冲系统效率还有提升空间。

2.2 优化后的仿真结果

根据原参数仿真结果，对着陆架部分参数进行优化。通过增大轮胎充气压力，优化缓冲器正、反行程阻尼孔（主体结构不变，缓冲器活塞直径、外筒内径不变）改善起落架落震缓冲性能。缓冲器经多次迭代计算后，最终优化的部分参数如表1所示。

优化后的轮胎落震垂向载荷如图3所示。最大垂向载荷为49206N，轮胎不再出现跳起，最大载荷相对原始数据有所减少，同时在轮胎上体现的油峰和气峰也相对原始数据更为接近。

重心位移-地面载荷曲线如图4所示。最大地面载荷为49207N，曲线中部最大载荷为48212N，两者相差995N；起落架触地后最大位移为228.4mm。第一个正行程吸收功量为8745.4J，起落架缓冲系统效率为78%。

优化后的落震仿真中，缓冲器最大行程为106.33mm，小于缓冲器设计最大行程的90%，满足使用需求。经过三个行程的正向、反向缓冲耗能，缓冲器恒定在停机压缩量左右。同时，缓冲器第一个正、反行程共用时0.43s，满足设计规范中小于0.8s的设计要求。缓冲器气峰最大载荷为87744N，油峰载荷为84506N，油峰、气峰载荷较为接近，机身最大过载为2.9g。

3 结束语

通过在不改变缓冲器结构主体的前提下，对缓冲器正、反阻尼孔进行优化设计，解决了着陆架跳起问题，同时优化了落震载荷、过载及效率。起落架落震最大垂向载荷由60443N降低至49206N，最大过载由缓冲器效率由69%提升至78%，过载由3.67g降至2.9g。

参考文献：

[1]刘向尧，聂宏，魏小辉.大型民机起落架着陆性能仿真分析与优化设计[J].科学技术与工程，2010，10（24）：6103-6108.

[2]罗琳胤，边宝龙.飞机起落架缓冲性能仿真分析[J].机械设计，2012，29（04）：56-58，62.

[3]陈智威.飞机着陆受力分析及减震技术研究[J].科技创新与应用，2015（26）：62.

[4]畢振瀚，许锋.民机起落架转弯性能分析研究[J].科技创新与应用，2014（02）：22-23.

[5]王文强，聂宏，魏小辉，等.飞行器柔性起落架落震性能分析[J]. 机械设计与制造，2013（8）：41-43.endprint