起落架落震緩沖性能優化分析

徐方舟+張斌+宋春雨

摘 要：針對某型飛機主起落架緩沖器，開展落震仿真研究，并就其落震輪胎跳離地面的缺點提出改進措施，并優化緩沖器充填參數及阻尼孔配置，從而解決了落震輪胎跳離地面現象，落震最大載荷由60443N降低至49206N，緩沖器效率由69%提升至78%，過載由3.67g降至2.9g。

關鍵詞：起落架；緩沖器；動力學仿真

中圖分類號：V226 文獻標志碼：A 文章編號：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

落震試驗是驗證飛機起落架緩沖性能的重要試驗。某型飛機主起落架在落震試驗中出現了輪胎跳離地面現象，影響了飛機的著陸穩定性。為此，通過動力學仿真，對緩沖器充填參數及阻尼孔配置進行了優化。

1 起落架動力學模型

在商業軟件LMS Virtual.Lab中建立起落架動力學模型：其中各運動關節按照實際落震試驗時的自由度進行創建；輪胎采用“Complex Tire”；緩沖器軸向力由以下三部分疊加組成：空氣彈簧力fa、油液阻尼力fd和摩擦力ff，此外在緩沖支柱全伸長和全壓縮狀態下，還存在結構限制力。空氣彈簧力、油液阻尼力和摩擦力由式（1）～（3）得出。

2 仿真結果

2.1 原參數下的仿真結果

針對設計著陸工況進行包含機輪帶轉的起落架落震仿真分析，輪胎垂向載荷如圖1所示。最大垂向載荷為60443N。可見，著陸架有一個明顯跳離地面的過程，離地時間約為0.05s。

重心位移-地面載荷曲線如圖2所示。最大地面載荷為60443N，正行程末端最大載荷為46967N，兩者相差13476N；起落架觸地后最大位移為209.6mm。第一個正行程吸收功量為8743.4J，起落架緩沖系統效率為69%，機身最大過載為3.67g。

根據仿真分析結果，主著陸架緩沖目前存在系統落震過載較大、著陸架存在跳起現象的問題。此外，緩沖系統效率還有提升空間。

2.2 優化后的仿真結果

根據原參數仿真結果，對著陸架部分參數進行優化。通過增大輪胎充氣壓力，優化緩沖器正、反行程阻尼孔（主體結構不變，緩沖器活塞直徑、外筒內徑不變）改善起落架落震緩沖性能。緩沖器經多次迭代計算后，最終優化的部分參數如表1所示。

優化后的輪胎落震垂向載荷如圖3所示。最大垂向載荷為49206N，輪胎不再出現跳起，最大載荷相對原始數據有所減少，同時在輪胎上體現的油峰和氣峰也相對原始數據更為接近。

重心位移-地面載荷曲線如圖4所示。最大地面載荷為49207N，曲線中部最大載荷為48212N，兩者相差995N；起落架觸地后最大位移為228.4mm。第一個正行程吸收功量為8745.4J，起落架緩沖系統效率為78%。

優化后的落震仿真中，緩沖器最大行程為106.33mm，小于緩沖器設計最大行程的90%，滿足使用需求。經過三個行程的正向、反向緩沖耗能，緩沖器恒定在停機壓縮量左右。同時，緩沖器第一個正、反行程共用時0.43s，滿足設計規范中小于0.8s的設計要求。緩沖器氣峰最大載荷為87744N，油峰載荷為84506N，油峰、氣峰載荷較為接近，機身最大過載為2.9g。

3 結束語

通過在不改變緩沖器結構主體的前提下，對緩沖器正、反阻尼孔進行優化設計，解決了著陸架跳起問題，同時優化了落震載荷、過載及效率。起落架落震最大垂向載荷由60443N降低至49206N，最大過載由緩沖器效率由69%提升至78%，過載由3.67g降至2.9g。

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