起落架系统建模与仿真研究

论文摘要

飞机的起落架是飞机的重要组成部分,在飞机的起飞和降落过程中担负着极其重要的使命。其工作性能的好坏和可靠性的高低直接影响了飞机的使用性和安全性。合理的设计起落架用以适应飞机的着陆环境,不仅可以有效降低飞机和起落架在着陆时受到的冲击载荷,增强飞机和起落架的抗疲劳、抗振动的能力,还可以增加乘员的舒适感。本文根据飞机在着陆过程中的受力情况,建立了以飞机的机体包括机翼和机身,起落架包括缓冲支柱和机轮两部分组成的基于六自由度的飞机运动的数学模型,还建立了基于二质量模型的起落架运动方程。起落架的运动方程和飞机的运动学方程通过它们之间的力学和啮合的运动联系在一起,共同完成飞机在着陆过程中对运动状态的描述。基于建立的飞机和起落架运动学模型,本文利用VC++开发软件并结合使用Vega和OpenGL三维显示工具,开发了具有三维显示功能的飞机起落架综合仿真系统。并利用此仿真系统进行了基于整机的飞机起落架落震实验,验证了模型的正确性,并在运动的船体上着陆的情况下对飞机起落架受到的冲击载荷的规律进行了研究。船体的纵摇和横摇是飞机在着陆过程中,对飞机起落架受到的冲击载荷影响最大的因素。本文针对基于静态环境下飞机在不同的船体摇摆状况下,对飞机起落架受到的冲击载荷进行了仿真分析,并给出了仿真分析的结果。此外程序还对飞机的着陆过程进行三维显示,其中还包括起落架工作的二维显示图,这使得仿真更加逼真,更具可视化。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的背景和意义
• 1.2 起落架模型及减震系统的发展
• 1.2.1 模型的发展现状
• 1.2.2 减震系统的发展现状
• 1.3 仿真工具方法的发展现状
• 1.4 本文的研究目的和内容
• 第2章 飞机的动力学模型
• 2.1 坐标系及转换
• 2.1.1 参考系及坐标系的选取
• 2.1.2 各坐标系之间的关系与转换
• 2.2 飞机的运动方程
• 2.2.1 飞机的动力学方程
• 2.2.2 飞机运动学方程
• 2.3 飞机的载荷
• 2.3.1 发动机的推力及力矩
• 2.3.2 飞机重力及力矩
• 2.3.3 空气动力及力矩
• 2.3.4 地面反作用力及力矩
• 2.4 本章小结
• 第3章 起落架系统建模
• 3.1 起落架的布置型式
• 3.2 起落架的结构型式
• 3.3 起落架的缓冲装置
• 3.4 起落架着陆运动学方程
• 3.4.1 力学模型的选取
• 3.4.2 模型的基本假设
• 3.4.3 起落架的运动方程
• 3.4.4 缓冲器各力的计算
• 3.5 本章小结
• 第4章 仿真系统开发
• 4.1 仿真开发工具介绍
• 4.2 仿真设计思路
• 4.3 系统的功能模块介绍
• 4.3.1 起落架运动解算模块
• 4.3.2 空气动力计算模块
• 4.3.3 飞机运动过程解算模块
• 4.3.4 人机交互模块
• 4.3.5 数据管理模块
• 4.4 系统的仿真分析
• 4.5 本章小结
• 第5章 船体运动对飞机着陆冲击载荷的影响
• 5.1 船体静止情况下的仿真
• 5.2 船体横摇情况下的仿真
• 5.3 船体纵摇情况下的仿真
• 5.4 仿真对比
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢