某型起落架运动学和动力学仿真分析.pdf

2009 年 LMS 中国用户大会论文集

某型起落架收放机构运动学和动力学仿真分析
赵世春 1,2,喻天翔 1,孙海青 1,宋笔锋 1
1、西北工业大学航空学院
2、成都飞机设计研究所 611 所
摘要:起落架系统是飞机的关键部件之一,其工作性能直接影响到飞机起飞、着陆性能与飞行安全。在
现代飞机起落架的各个工作部件中,%,因此,开展起落架收
放系统的研究具有重大意义。本文基于CATIA和LMS软件,考虑起落架在收放运动过程中所受的各项载荷,
并根据各载荷影响的大小和仿真的条件对其进行了简化,通过建立某飞机起落架收放机构多体系统运动学
和动力学模型,分析了气动阻力对收放运动的影响,研究结果对飞机起落架的运动学和动力学分析和设计
具有实际意义和工程参考价值,对于降低飞机研发成本,提高飞机性能具有十分重要的工程意义。
关键词:起落架,运动机构,运动学,动力学
1、概述
为了减小飞行中的阻力,现代飞机的起落架通常是可收放的。即在起飞后,将起落架收入飞机内部(机
翼或机身内)并关闭起落架舱;着陆前,再放下起落架,将之固定在一定的位置并可靠地锁住。主起落架
收放的基本形式有沿翼展方向收放和沿翼弦方向收放两种[1],而前起落架一般沿机身方向顺风收起。收放
任务由收放执行机构完成,它的作用是按指定的运动形式,将起落架准确地收或放到飞机上的指定部位,
收放机构一般采用四连杆机构。
在我国,飞机结构的合理性、安全性一直受到包括飞机行业政府部门、飞机生产企业和普通乘客在内
的共同关注。一方面,政府部门制定了强制性的飞机设计安全法规;另一方面,广大乘客在乘坐飞机时,
将其安全性作为重点考虑的内容。
现代飞机起落架系统在飞机的所有工作部件中起着至关重要的作用,其工作状态直接影响到飞机起
飞、着陆性能的实现与飞行安全。由于现代飞机空地循环周期缩短,寿命期内地面运动距离增长,因而致
使起落架结构所承受的动载荷较大,造成系统工作环境复杂,出现故障较多。在现代飞机起落架的各个工
作部件中,收放机构在使用中发生失效的概率是比较高的。现代飞机起落架收放机构常见故障有:收放机
构(特别是连接部位)出现疲劳裂纹;减震装置密封损坏而漏油泄气,使减震性能下降而载荷增大;收放
机构变形过大导致卡阻;位置锁失效而无法上锁等等。例如:1998年9月10日。中国东方航空公司MD-11型
2173号飞机在前起落架无法放下的情况下,在上海虹桥机场喷洒泡沫灭火剂的跑道上实施迫降,飞机损坏。
经调查研究发现:因为收放机构中的构件损伤而导致起落架放不到位,致使飞机迫降事故发生的概率为
%[2][4]。另据资料统计,1993-2003年十年间,各类飞机因起落架系统故障引起的飞行不正常事件占不
正常飞行事件总数的15%,而其中因起落架收放系统故障引起的事故就占到了23%[3]。基于上述现状,进一
步加深对起落架收放系统的研究显迫切而重要。
2、起落架收放机构多体系统仿真模型建立
LMS Motion 是专门为模拟机械系统的真实运动和载荷而设计的。它提供了有效的方法可以
快速创建和改进多体模型,有效地重复使用 CAD 和有限元模型,并能快速反复模拟评价多