飞机应急着陆起落架触地载荷研究开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

1.1 研究背景

起落架是飞机的重要的承重部件，在飞机的滑行、起飞、着陆时起到吸收动能，减少机身震动的作用，在飞机停放时，又可用来支撑机体。其中，在飞机着陆过程中，由于机身动能很大，所以起落架将承受很大的冲击荷载。对飞机起落架触地荷载的研究分析，是我国和西方国家一直研究的一个课题。1937年，关于起落架研究方面的一篇文献中，michael, f.将飞机起落架描述为一个线性的弹簧阻尼系统并且进行了详细研究。二战以后，对于飞机起落架的着陆冲击过程的理论研究工作进入一个高峰期。1990年10月29日，美国波音公司启动的波音777飞机研制计划中首先采用了虚拟样机技术的全新的设计与制造方式。这种技术的广泛应用也给飞机起落架设计和动力学分析方法带来了强烈的冲击和巨大的机遇。近几年来采用基于虚拟样机技术的软件对飞机起落架着陆动态性能进行分析的方法逐渐得以应用。

在我国，学者们利用有限元分析软件对飞起起落架的着陆冲击载荷进行了初步的研究和探索。然而在以往的研究中对于飞机的建模尚不够准确和完善，并未得到预期的研究结果。使得建立有效、可靠的飞机起落架模型并且得到相关力学特征是我们面临的急需解决的新的课题。我国关于飞机起落架着陆动态性能的通用分析软件的开发起步较晚。随着数值算法愈发成熟和计算机技术的发展，1989年，聂宏为affd计划而开发了变油孔双腔缓冲器式起落架着陆动态性能计算分析软件。我国对于飞机起落架的研制，从新中国成立至今，起落架的设计、制造、试验技术有了较大的发展。但目前我国对于起落架的研制还是一个薄弱环节，我们所需的时间是欧美等国家的两倍，而且起落架的寿命比较短。所以为了能够在航天航空领域上缩小和其他大国的差距，将来一起在世界的舞台上并肩前行，对于起落架的研究分析将成为我国在航天航空领域所面临的急需解决的新课题。

2. 研究的基本内容与方案

a)了解飞机结构及起落架触地荷载基本概念，熟悉影响触地载荷的因素，并且研究触地载荷的方法；

b)熟悉学习ABAQUS软件的操作，建立飞机简化模型，使用Hypermesh完成起落架模型的网格划分；

c)使用ABAQUS软件进行起落架触地的力学行为的模拟, 同时进行简化梁机身与起落架的载荷-位移本构关系的触地载荷。

d)采用数值模拟技术研究飞机应急着陆荷载。

2.2 研究目标：

以飞机起落架为主,建立试验的飞机简化力学模型,通过结构部件直接进行模拟触地受力加载，以及对试验数据的分析处理,建立以飞机起落架为例载荷输入与受力特征,以此获得起落架在实际工作过程中的触地荷载分析,为其寿命估算、可靠性设计和结构优化等提供重要依据。

2.3 技术方案及措施：

运用ABAQUS提供的多种单元对起落架进行静力分析，动力响应，飞机着陆过程是典型的冲击类问题，ABAQUS/Standard是最优秀的隐式求解器模块，可以求解系统级的非线性结构静力学问题，ABAQUS/Explicit是目前最好的显式求解器模块，可以求解瞬态动力冲击仿真程序，可对着陆过程进行冲击分析、机构运动分析、失稳分析、损伤容限分析，从而实现对起落架的优化设计。起落架在载荷上要承受强冲击载荷，在结构上又有高阻尼缓冲元件，因此起落架的分析是高度非线性分析，ABAQUS的连接器单元（滑动、摩擦、阻尼、弹簧组合）可方便地模拟多种阻尼缓冲件的静、动力特性，因此在起落架的分析中可以考虑进所有的主要因素。由于ABAQUS软件集线性和非线性静力学和动力学、机构运动分析和瞬态分析于一体，因此可以实现起落架的统一有限元分析解决方案。

3. 研究计划与安排

1-3周: 相关文献阅读，了解触地载荷基本概念，熟悉影响触地载荷的因素，以及研究触地载荷的方法；

4-5周: 进行模型处理，完成起落架模型的网格划分，以及起落架（线性阻尼减震器）的载荷—位移本构关系确立；

6-10周: 学习相关理论知识。同时进行简化梁机身与线性载荷-位移本构关系的触地

4. 参考文献（12篇以上）

[1]jackson k e, boitnott r l, fasanella e l,et al. a history of full-scale aircraft and rotorcraft crash testing and simulation at nasa langley research center[c]. fourth triennial international fire and cabin safety research conference, lisbon,portugal. 2004. [2]wen z, zhi z, qidan z, et al. dynamics model of carrier-based aircraft landing gears landed on dynamic deck[j]. chinese journal of aeronautics, 2009, 22(4):371-379.

[3]wei x h, liu c l, song x c, et al. drop dynamic analysis of half-axle flexible aircraft landing gear[j]. journal of vibroengineering, 2014, 16(1).

[4]watanabe t, hara s,otsuki m. study on passive momentum exchange landing gear using two-dimensional analysis[j]. acta astronautica, 2014, 105(2): 407-416.