[发明专利]基于ADAMS的舰载机拦阻着舰动力学仿真分析方法

说明书

本发明公开了一种基于ADAMS的舰载机拦阻着舰动力学仿真分析方法，包括步骤：建立舰载机有限元模型并计算和导出对应的模态中性文件；对起落架和拦阻钩模型进行简化并保存为通用格式；在ADAMS中合并所述模态中性文件和舰载机的节点气动载荷文件生成新的模态中性文件；将新的模态中性文件、起落架和拦阻钩部件、地面文件和轮胎文件导入ADAMS动力学仿真环境中装配得到描述舰载机拦阻着舰的刚柔耦合动力学仿真模型；设置舰载机初始条件和边界条件仿真得到动态响应结果。本发明更接近真实着舰状态，保证了机身结构动响应计算的准确性，实现了高效性和准确性的统一，对舰载机总体及动强度分析与设计具有重要意义，可明显缩短研制周期。

技术领域

本发明属于飞机结构强度设计领域，具体涉及CATIA，Patran，Nastran，Hypermesh和ADAMS的舰载机拦阻着舰全过程动力仿真分析方法，用于指导飞机尤其是舰载机结构强度的设计。

技术背景

舰载机是以航空母舰为基地的海上飞机，是航空母舰的主要攻防武器。航空母舰甲板空间有限，要求舰载机以较短的滑跑距离着舰。舰载机拦阻过程载荷大、加速度大、时间短，同时受航母运动、气流扰动等条件影响，存在复杂的强非线性多学科动力学耦合问题。舰载机拦阻着陆动响应模型的准确建立对深入研究舰载机机身的动力学性能、优化机身结构与材料使用等方面具有重要的意义。因此机身结构的动响应分析成为舰载机设计过程中的关键技术之一。

目前国内研究者主要采用动力学方法有：

1、将舰载机动力学问题分为研究若干子系统的动力学问题，即研究拦阻钩动力学、拦阻索动力学、起落架动力学等舰载机子系统问题，没有考虑机身结构和各个子系统相互耦合的影响。

2、将机身当做刚体（不可变形）处理，主要侧重于飞机的各子系统的机械运动、整体姿态（如降落轨迹）和载荷响应（起落架和拦阻钩缓冲器缓冲力）。

3、将机身局部当做柔性体处理，计算拦阻着舰过程中特定短时间段内柔性体的动响应，机身大部分仍然当做刚体处理。

通过对上述方法的研究，概括其不足之处在于：

（1）将舰载机系统分为若干子系统对实际问题进行过多理想化简化，无法得到机身整体结构的动响应结果。

（2）方法1和方法2没有考虑机身整体作为柔性体与起落架等刚性体的耦合作用，忽略了机身结构对拦阻过程中冲击产生的能量的吸收与耗散作用。

（3）方法3仅对拦阻着舰过程中特定短时间段内的局部位置动响应强度进行计算，无法对拦阻着舰全过程中的全机身柔性体动响应进行计算。

（4）三种方法没有考虑气动载荷在拦阻着舰过程中对舰载机的影响。

综上所述，目前没有一种同时考虑了柔性机身结构与舰载机刚性子系统的刚柔耦合以及气动载荷与柔性机身结构的耦合，以实现舰载机拦阻着舰全过程动力学仿真分析的方法。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明旨在提供一种基于ADAMS的舰载机拦阻着舰动力学仿真分析方法，同时考虑了柔性机身结构与舰载机刚性子系统的刚柔耦合以及气动载荷与柔性机身结构的耦合，以实现对舰载机拦阻着舰动力学的准确描述，为舰载机结构设计，机翼复合材料铺层设计和机身材料使用提供建议，同时提高了计算效率缩短了舰载机设计研制的迭代周期。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

基于ADAMS的舰载机拦阻着舰动力学仿真分析方法，包括以下步骤：

第一步：建立舰载机有限元模型并计算其模态，导出其对应的模态中性文件；

第二步：对起落架和拦阻钩模型进行简化并创建各部件的重心和连接处硬点后将各个部件保存为通用格式；