Расчет системы амортизации шасси пассажирского самолета при ударном нагружении

Аннотация

Рассмотрена система амортизации шасси перспективного отечественного магистрального пассажирского самолета, включающая в себя жидкостно-газовые амортизаторы и колеса, оснащенные пневматическими шинами. Предложены нелинейные математические модели одно- и двухкамерного жидкостно-газовых амортизаторов опор шасси телескопического типа. В моделях учтены процесс политропного сжатия газа, силы гидравлического сопротивления протеканию рабочей жидкости и сухого трения, возникающие в подвижных частях системы. Для описания вертикальной реакции обжатия пневматических шин использована структурная модель В.Л. Бидермана, параметры которой определены по результатам испытаний методом наименьших квадратов. Уравнения движения элементов шасси получены методами аналитической механики с привлечением вариационного принципа наименьшего действия Остроградского --- Гамильтона. Наложенные на систему связи введены с помощью метода штрафных функций. Рассмотрена постановка задачи виртуальных вычислительных экспериментов по копровым сбросам опор шасси. В широком диапазоне энергий удара проведена валидация моделей амортизаторов опор шасси пассажирского самолета, для которых путем численного интегрирования определены временные реализации вектора состояния системы и оценены площади гистерезисных петель нагрузочных характеристик амортизаторов. Показано удовлетворительное соответствие полученных значений характеристикам натурных объектов. Результаты моделирования могут быть использованы для улучшения критериев качества амортизации численными методами оптимизации, расчета посадочных ударов и анализа колебаний самолета при пробежках по взлетно-посадочной полосе

Просьба ссылаться на эту статью следующим образом:

Белкин А.Е., Никитин Е.А. Расчет системы амортизации шасси пассажирского самолета при ударном нагружении. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение, 2023, № 3 (146), c. 29--49. DOI: https://doi.org/10.18698/0236-3941-2023-3-29-49

Литература

[1] Житомирский Г.И. Конструкция самолетов. М., Машиностроение, 2005.

[2] Кондрашов Н.А. Проектирование убирающихся шасси самолетов. М., Машиностроение, 1991.

[3] Дмитриев В.М., Дмитриева М.В. Руководство для конструкторов по проектированию самолетов. Т. 3. Прочность самолета. М., ЦАГИ, 1979.

[4] Wahi M.K. Oleopneumatic shock strut dynamic analysis and its real-time simulation. J. Aircraft, 1976, vol. 13, no. 4, pp. 303--308. DOI: https://doi.org/10.2514/3.44526

[5] Рыбин А.В. Исследование динамики посадки пассажирского самолета. Труды МАИ, 2014, № 74. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=49196

[6] Кручинин М.М., Кузьмин Д.А. Математическое моделирование копровых испытаний шасси вертолета. Труды МАИ, 2017, № 92. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=77093

[7] Джамгаров С.В., Олейников В.И., Трудоношин В.А. и др. Моделирование пробега самолета. Машиностроение и компьютерные технологии, 2018, № 8. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=36481895

[8] Багров К.В. Численное моделирование колебаний стойки шасси летательного аппарата в продольной плоскости в процессе посадочного удара. Сиб. журн. индустр. матем., 2019, т. 22, № 3, с. 3--7. DOI: https://doi.org/10.33048/sibjim.2019.22.301

[9] Wei X., Liu C., Liu X., et al. Improved model of landing-gear drop dynamics. J. Aircraft, 2014, vol. 51, no. 2, pp. 695--700. DOI: https://doi.org/10.2514/1.C032551

[10] Загидулин А.Р., Подружин Е.Г., Максименко В.Н. Моделирование процесса обжатия при ударе двухкамерной жидкостно-газовой амортизации шасси самолета. Доклады АН ВШ РФ, 2012, № 1, с. 89--97.

[11] Zagidulin A.R., Podruzhin E.G., Rastorguev G.I. Modelling the motion of a non-free system of rigid bodies using the Lagrange equations of the first kind. J. Phys.: Conf. Series, 2017, vol. 894, art. 012129. DOI: https://doi.org/10.1088/1742-6596/894/1/012129

[12] Подружин Е.Г., Загидулин А.Р., Шинкарев Д.А. Моделирование копровых испытаний опоры шасси магистрального самолета. Вестник МАИ, 2021, т. 28, № 4, c. 106--117. DOI: https://doi.org/10.34759/vst-2021-4-106-117

[13] Одиноков Ю.Г. Расчет самолета на прочность. М., Машиностроение, 1973.

[14] Kruger W. Design and simulation of semi-active landing gears for transport aircraft. Mech. Struct. Mach., 2002, vol. 30, no. 4, pp. 493--526. DOI: https://doi.org/10.1081/SME-120015074

[15] Sivaprakasam S., Baskaran S. Formulation of seven degree of freedom state space model of aircraft with active landing gear. AIP Conf. Proc., 2022, vol. 2516, no. 1, art. 030002. DOI: https://doi.org/10.1063/5.0108428

[16] Никитин Е.А., Белкин А.Е. Моделирование копровых испытаний опор шасси пассажирского самолета. Сб. тр. конф. МИКМУС-2022. М., ИМАШ РАН, 2022, с. 137--144.

[17] Журавлев В.Ф. Основы теоретической механики. М., ФИЗМАТЛИТ, 2008.

[18] Geradin M., Cardona A. Flexible multibody dynamics. New York, Wiley, 2001.

[19] Белоус А.А. Методы расчета масляно-пневматической амортизации шасси самолетов. Труды ЦАГИ, 1947, № 622, с. 1--104.

[20] Бидерман В.Л., ред. Автомобильные шины. М., Госхимиздат, 1963.

[21] Clover C.L., Bernard J.E. Longitudinal tire dynamics. Veh. Syst. Dyn., 1998, vol. 29, no. 4, pp. 231--260. DOI: https://doi.org/10.1080/00423119808969374

[22] Зайцев В.Н., Рудаков В.Л. Конструкция и прочность самолетов. Киев, Вища школа, 1978.

[23] Karam W., Mare J.-C. Advanced model development and validation of landing gear shock struts. P. I. Mech. Eng. G.-J. Aer., 2009, vol. 224, no. 5, pp. 575--586. DOI: https://doi.org/10.1243/09544100JAERO602