[发明专利]一种飞行器着陆滑跑段耦合受力分析与求解方法

权利要求书

1.一种飞行器着陆滑跑段耦合受力分析与求解方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

(1)建立轮胎力模型；

(2)建立减震器轴力模型；

(3)机轮和轮胎安装在轮轴上，作为一个整体，建立机轮和轮胎运动方程；

(4)将摇臂式着陆架替换为几何关系结构；

(5)将轮轴和摇臂作为一个整体，根据步骤(4)中的几何关系结构建立轮轴和摇臂运动方程；

(6)根据步骤(4)中的几何关系结构计算摇臂摆角和轮轴在飞行器坐标系中的坐标；根据主着陆架在飞行器俯仰和滚转后的几何关系计算轮轴高度和轮胎压缩量；

(7)根据步骤(1)中的轮胎力模型、步骤(2)中减震器轴力模型、步骤(3)中的机轮和轮胎运动方程和步骤(5)中的轮轴和摇臂运动方程得到主着陆架代数方程，主着陆架代数方程视为主着陆架一元非线性方程，其中，减震器压缩量的增量ΔS为主着陆架一元非线性方程中的未知数；

(8)给出减震器运动趋势判断条件，判断主着陆架一元非线性方程中的减震器压缩量的增量ΔS的求解区间；

(9)采用变容差割线法求解主着陆架一元非线性方程，得到减震器实际压缩量，根据减震器实际压缩量得到轮胎压缩量后即可求得轮胎受力；

(10)将轮胎受力和力矩加入飞行器六自由度方程，进行仿真。

2.根据权利要求1所述的飞行器着陆滑跑段耦合受力分析与求解方法，其特征在于：在步骤(1)中，轮胎力模型通过以下公式得到：

N＝N(δ)；

f＝c N；

其中，N为轮胎力，垂直轮胎压缩面向上，是轮胎压缩量δ的函数；f为轮胎滚动摩擦力；c为滚动摩擦系数。

3.根据权利要求1所述的飞行器着陆滑跑段耦合受力分析与求解方法，其特征在于：在步骤(2)中，减震器轴力模型通过以下公式得到：

F＝f_a+f_f+f_d；

其中，f_a为减震器中存在的空气弹簧力，f_f为减震器中存在的摩擦力，f_d为减震器中存在的阻尼力，F为减震器轴力。

4.根据权利要求1所述的飞行器着陆滑跑段耦合受力分析与求解方法，其特征在于：在步骤(3)中，机轮和轮胎运动方程通过以下公式得到：

其中，T为轮轴给机轮和轮胎的力；N为轮胎力；m_轮为机轮和轮胎的质量；h为轮轴的海拔高度。

5.根据权利要求1所述的飞行器着陆滑跑段耦合受力分析与求解方法，其特征在于：在步骤(4)中，AB段为悬臂梁，与飞行器机体固连；CE段连接于AD段的中部，CE段和AD段组合为摇臂，摇臂在A点与悬臂梁铰接，D为轮轴；BC段为减震器，在B与悬臂梁铰接，在C与摇臂铰接；摇臂的一端与轮轴转动连接，摇臂的中部与减震器铰接；当减震器压缩时，C点移动到C₁位置，D点移动到D₁位置，过A点垂直于飞行器机体轴线的线与水平线交于H点，过A点垂直于水平线的线与水平线交于Q点。

6.根据权利要求5所述的飞行器着陆滑跑段耦合受力分析与求解方法，其特征在于：在步骤(5)中，轮轴和摇臂运动方程通过以下公式得到：

其中，J_ACD为摇臂ACD的转动惯量；ω为摇臂绕A轴转动的绝对角速度；T为轮轴受到来自机轮和轮胎的反作用力；f为轮胎滚动摩擦力；F为减震器轴力；为飞行器俯仰角，为AD₁段的长度，l_AB为AB段的长度，∠QAD₁为QA段与AD₁段的夹角，∠ABC₁为AB段与BC₁段的夹角。