飛機機械傳動系統動力學特性與工程設計軟件技術研究

羅 俊（景德鎮陶瓷學院,江西 景德鎮 333403）

飛機機械傳動系統動力學特性與工程設計軟件技術研究

羅 俊
（景德鎮陶瓷學院,江西 景德鎮 333403）

摘 要：飛機操縱系統是飛機機械傳動系統的核心部分，同時也是現代飛機組成結構的重要部件和系統，從某種意義上來講，飛機機械傳統系統、操作系統的運行性能，在很大程度上影響著飛行性能，而且還決定著飛機運行的安全可靠性。為確保飛機機械傳動系統的動力學特性，本文從參數化建模方面入手，這樣可以基本上有效滿足飛機常規機械操縱系統多樣化設計要求。

關鍵詞：飛機機械傳動系統；動力學特性；工程設計技術；研究

飛機機械操縱系統是整個傳動系統中的重要構成內容，其中以硬軟式、軟/硬混式等類型為主。一般而言，以飛機應用的差異性需求為基礎，常采用的是多元化傳動模式。以機動性要求相對較高的高的殲擊機為例，多采用傳動桿以及搖臂為核心的硬式傳動系統。對于軟式傳動系統而言，主要構成是鋼索、滑輪、鋼索等，操縱系統而言，不僅組成簡單，而且重量比較輕，其主要應用在機動性要求不高的中小型民用客機、運輸機中。

1 飛機機械傳動系統動力學特性

對于飛機機械傳動系統而言，飛行操縱系統有兩種類型，即動態操縱系統、靜態操縱系統。以靜態特操縱系統為例，其表現出桿力、啟動以及配平和傳動等特性；對于動態操縱系統而言，其面對的是內容是操縱指令響應。就目前國內飛機機械傳動系統來看，駕駛員對多組機構以及管控操縱伺服作動器，能夠進行不可逆動力操作。飛行操縱系統可分成兩個階段，其中一個階段即為駕駛桿以及腳蹬，主要是基于多組機構以及人工感覺設備和傳動設備的輸入點，構成了一個相對開環的系統；就第二個階段來講，主要是操縱面、伺服作動器，構成的是閉環隨動環境。基于此，飛行操縱（機械傳動）系統設計過程中，應當注意系統穩定性、跟隨性和阻抗特性問題的發生。操縱系統中的駕駛桿、作動器輸入點以及腳蹬，是一個相對比較開環的系統，一般不存在安全問題，能夠確保其運行的安全穩定性，知識跟隨性方面的問題。

本文研究的有限元工具，主要是ΑNSYS技術，其在機械工程建設過程中得到了較為廣泛的應用，而且采用的是商業套裝分析技術，對機械與結構系統進行計算、分析，尤其是要分析受外部載荷影響的響應狀況，比如應力、位移和溫度等。通過以上分析，可準確分析和判斷飛機機械系統外力負載作用下的瞬時狀態，對其是否滿足設計要求進行準確判斷。實踐中可以看到，飛機機械構造較之于汽車、船只等更加的復雜，而且其所受到的荷載工況也呈現出多元化的特點，而且理論分析也難以實現效果，因此應當采用數值模擬方法分析判斷。近年來，科技水平的不斷提高、計算機軟件技術的不斷進步，使得ΑNSYS技術在現代航天領域中的應用更加的深入和廣泛。從應用效果來看，該分析技術的應用，可降低設計成本，有效縮短設計周期，在提高設計水平方面，具有非常重要的作用。

2 工程設計軟件技術研發

在飛機多元化軟式機械操縱系統條件下，為了實現動力學特性仿真、系統力學影響以及有效滿足設計要求，應當立足實際，對計算機輔助技術、工程設計軟件等進行針對性的研發。在技術研發過程中，力求構建一套高效的、具有機械操縱幾何模型和自動化動力學分析功能的軟件。同時，為了能夠有效實現設計軟件的自動化、可視化建模，強化動力學數值建模功能，需在以下幾個方面做出努力。

第一個努力方向：基于c++Builder人機交互界面，接收用戶關于構件幾何以及材料參數和相關信息，然后利用系統構造算法構建算法程序庫，對建模所需特殊點進行求值，并在此基礎上建立完備的操縱系統數據庫。

第二個努力方向：在動力學建模過程中，采用文本自動剪輯軟件和技術手段，對建模宏命令進行編寫，并且建立可適用于ΑNSYS/ LS.DYNΑ的可執行命令流模板，在此基礎上形成模扳庫。當用戶參數輸入以后，利用C++Builder技術對可執行命令流模板剪連，從而形成較為完備、合理的分析命令流文件，最終完成系統構件建模。

第三個努力方向：重新寫入命令流執行文件，形成可直接應用于ΑNSYS/LS．DYNΑ的求解器計算程序，經引擎調用以后，對ΑNSYS/LS．DYNΑ求解器進行適當調節。在此過程中，計算結果以數據或曲線形式反饋到人機交互界面。給予以上交互式程序的設計，在視窗界面上用戶通過輸入構件的外形參數、材料參數或者受載參數，可直接獲得系統仿真結果。一般而言，上述系統中的相關構件參數如下：扇形輪、滑輪厚度圓心以及外形尺寸參數和材料屬性參數，1、4代表扇形輪參數；2、3代表滑輪參數。駕駛桿截面積為矩形：O.02m×O.02m，輸出搖臂參數材料屬性參數與駕駛桿相同，只是位置參數不同，拉桿截面面積為0.06m2；駕駛桿、前拉桿輸出端相互連接在一起，扇形輪l上的(0，0.1，O)與后端節點相互連接；同時，后拉桿前端、扇形輪2上的(9，3.6，O)相互連接在一起；后端、輸出搖臂輸入點之間相互連接。從實踐來看，兩種拉桿的構成材料一致，而且材料參數以及滑輪材料等也基本一致。

3 結語

本文在學習機械傳動動力學以及有限元數值仿真過程中，為了能夠有效適應傳動機構體系設計的動力學評估要求，初步設計了操縱系統的計算機輔助設計軟件集成平臺，可滿足飛機混合式機械操縱系統多樣性設計目的。

參考文獻：

[1]唐有才，劉振崗，王占勇，周凱.飛機機械傳動系統實驗室液壓泵站噪聲控制研究[J].機床與液壓，2010(06)．

[2]趙立軍，劉濤，姜繼海．飛機牽引車結構及動力傳動系統的發展[J].起重運輸機械，2009(08).

作者簡介：羅俊(1983-)，男，江西撫州人，碩士，講師，機械設計。