[发明专利]一种支臂式起落架着陆载荷快速分析方法

说明书

本发明属于飞机结构强度设计载荷分析技术领域,具体提出了一种支臂式起落架着陆载荷快速分析方法；所述方法首先基于能量守恒原理将大侧角支臂式起落架结构简化为质量—弹簧系统，该系统中，飞机的重量简化集中为M，大侧角支臂式结构简化为弹簧模型，轮胎简化为弹簧模型，支臂与轮胎相连简化为两个弹簧串联，然后求解大侧角支臂式结构简化为弹簧模型的能量方程，求解轮胎简化为弹簧模型的能量方程；之后，将所求得的能量方程代入能量守恒方程中，求解起落架着陆载荷最大垂直载荷，并计算着陆时起落架上的侧向和航向两个方向的载荷。本发明提出的方法无需建立复杂的计算模型，推导过程简单，得到的着陆载荷有效可靠，能够满足工程设计的要求。

技术领域

本发明属于飞机结构强度设计载荷分析技术领域,具体提出了一种支臂式起落架着陆载荷快速分析方法。

背景技术

现代飞机采用前三点式起落架布置方案，两个主起落架布置在飞机重心后面，前起落架布置在飞机头部正下方，前三点式布置的起落架优点是在飞机滑跑时阻力小、方向稳定、大力刹车不会出现翻倒现象、滑行距离短、视界好、避免发动机喷出的燃气损坏跑道等。从现代飞机起落架的结构形式上看，起落架主要有支柱式起落架和摇臂式起落架等类型。

支柱式起落架1见图1所示，支柱式起落架缓冲器与承力支柱合二为一，由外筒103和活塞杆104套接起来形成缓冲支柱，机轮组件105直接装在支柱下端，支柱上端101固定在机体上，通过收放机构102进行收放。

摇臂式起落架2见图2所示，摇臂式起落架机轮组件206通过一个摇臂205悬挂在承力支柱203和缓冲器204下面，支柱上端201固定在机体上，通过收放机构202进行收放。

飞机在着陆、滑跑过程中会相对于地面产生不同程度的撞击，起落架应能承受并减缓这种撞击从而减轻飞机机体的受载，在飞机方案设计阶段，工程设计人员就需要知道起落架的地面载荷以便进行详细的结构设计。

GJB67.4A-2008《军用飞机结构强度规范—第4部分：地面载荷》给出了前三点式布置的飞机采用油气式缓冲器结构设计的起落架的地面载荷计算方法，这类起落架吸收和耗散能量主要是通过缓冲器结构来实现的(其中对于目前采用高压轮胎的起落架，缓冲器结构吸收能量约占总的着陆撞击能量的80％)，这类起落架的着陆载荷计算流程如下：

(1)首先定义n为着陆时起落架承受的垂直过载系数。

式中P为起落架承受的最大垂直载荷，P_dl,tj为起落架承受的当量停机载荷。

(2)然后求解起落架的当量停机载荷P_dl,tj。

对于前三点式布置的起落架，由三点着陆，见图3所示，可以得到前起落架的当量停机载荷P_dl,tj,q：

式中a为停机状态时飞机重心至前轮轮轴的水平距离，b为停机状态时飞机重心至主轮轮轴的水平距离，h为停机状态时飞机重心至轮轴距离，G_zl为着陆设计重量G_zl＝m_zl×g，m_zl为着陆时飞机的质量，g为重力加速度，μ为平均滑动摩擦系数。图3中n_x为航向过载系数。

由两点着陆得到单个主起当量停机载荷P_dl,tj,zh：

(3)接着求解起落架的垂直过载系数n。

由能量守恒知：总能量A＝轮胎吸收的能量A_lt+缓冲器吸收的能量A_h+机体结构变形吸收的能量A_jt。