飞机着陆受力分析及减震技术研究

第第页飞机着陆受力分析及减震技术研究摘要：在飞机着陆过程中，机身因与地面接触而产生的动、静载荷全部都被飞机的起落架承受着，作为构成飞机的主要部件，对于着陆过程中，因飞机撞击地面、跑道滑行等运动而产生的力，起落架可以全部吸收并消耗殆尽。起落架可以有效减缓飞机的振动幅度，使飞机在与地面撞击时承受较小的载荷，不仅可以为飞机的安全飞行提供保障，还可以为人们提供舒适度优良的乘坐环境。

关键词：飞机着陆受力分析；起落架；减震技术

传统的减振方案在设计时的主要思想是如何提高起落架缓冲器的工作效率、提高缓冲性能，如何对起落装置现有的耗能方式进行创新优化等。文章通过对降落区概念的探讨，阐述了降落区的缓冲机构应该与飞机的起落架共同承担飞机因着陆而产生的力的原理，希望有利于我国减振技术的创新与发展。

1飞机着陆动力学以及减振技术的发展

要想在飞机着陆过程中减少起落架的冲击载荷，首先要深入的了解并掌握起落架在着陆过程中的动态响应，找出对起落架动态载荷有重要影响的因素。很多学者针对这一情况进行了研究，随着研究的不断深入与发展，研究出现了两条的分支，一种是精确建模。即建立可以对飞机在着陆过程中起落架的动态过程进行准确描述的理论模型；一种是分析对起落架动态载荷有重要影响的因素，制定适宜的减震设计方案消除这些障碍性因素，最终在飞机着陆过程中，实现减震。

准确且详细的描述飞机着陆过程中起落架的动态过程，可以便于确定对起落架动态载荷有重要影响的因素的数量以及性质。而创建新的减震设计方案，可以有效促进精确建模研究的发展。这两种研究方向相互协作，共同发展，对我国飞机减震技术的发展有着积极的作用。

2飞机着陆受力分析

2.1基于对称着陆情况下

在飞机着陆过程中，飞起主起落架一同着陆，即飞机着陆时，与飞机的纵对称面相比，飞机的运动状态是对称的，被称为对称着陆。通过实际观测可知，飞机在着陆过程中，不存在完全对称的状态，但假设存在对称着陆而进行研究，基本适用于飞机的着陆情况。图1是飞机着陆过程中主起落架与地面撞击时的侧视图。

图中的C处为飞机的重心，该处集中了飞机的大部分质量。在与地面发生撞击时，飞机各个主起落架中的冲击力都在不断增加，不仅对飞机重心在垂直方向的速度造成了影响，还导致主起落架出现围绕飞机进行旋转的现象。垂直方向中重心速度的自由度以及主起落架在横轴处所产生的围绕旋转运动对飞机机身运动的自由度有着严重的制约性。通过对比模拟与实际情况可知，飞机着陆过程中，模拟中其前起落架的载荷要比实际中的大，但其主起落架在动态响应方面的研究与实际情况较为符合。

2.2基于非对称着陆情况下

所谓的非对称着陆是指飞机在着陆过程中，飞起主起落架落后时间不同，也可以说相对于飞机的纵对称面，其运动状态并不对称。事实上，飞机在着陆的过程中，都是处于不对称状态中。图2为飞机与地面发生碰撞时的正视图与侧视图。

在飞机处于非对称着陆状态时，最先与地面进行撞击的主起落架在撞击的那一刻所受的冲击力便会逐渐加大，它在影响飞机重心在垂直方向的速度的同时，还导致主起落架出现围绕飞机进行旋转的现象。主起落架围绕横轴所产生的旋转运动以及垂直方向时机身重心降落速度的自由度，都是影响机身运动的自由度的关键因素。通过对比飞机着陆过程中的对称情况与非对称情况可知，在前起落架的载荷方面，非对称情况要远大于对称情况；在起落架动态响应方面，左主起落架所受到的缓冲支柱力相差无几，而右主起落架所受到的缓冲支柱力有较大差距。

3降落区飞机着陆过程中的减震技术

3.1建立降落区仿真模型

降落区的构建原理是在飞机跑道中设立一个可以对飞机着陆进行缓冲的机构。构建降落区的主要材料有三个，分别是浮动板、支撑弹簧系统以及支撑阻尼系统。浮动板是一给平板，其主要支撑物是阻尼与弹簧，本次模拟中假设其为刚性平板。作为浮动板主要支撑力的弹簧系统即支撑弹簧系统，在本次模式中，假设该系统属于线性弹簧系统。支撑阻尼系统属于阻尼器系统中的一种，它的主要作用是对浮动板进行支撑，本次模拟中假设其属于线粘性阻尼系统。当飞机着陆时，降落区将会与起落架共同承担飞机的着陆动能，对于飞机的起落架而言，可以有效减少其着陆撞击载荷。假设固定起落架的质量只具备垂直方向的自由度，不计对比缓冲支柱轴线而言轴所产生的偏距以及起落架的弯曲。在飞机着陆速度正常情况下，即与地面发生撞击时的速度在2.6m/s时，减震模拟结果与实际计算结果基本吻合。虽然在撞击的后边部分存有偏差，但相关研究人员表明之所以会出现这种偏差，是因为在测量过程中产生了偏差。通过计算结果可知，飞机在着陆过程中，其轮胎并没有出现刚性压缩的现象。通过对飞机着陆的运动进行分析，可知，在飞机与地面发生撞击后，将会产生质量碰撞，导致飞机的载荷会大幅度增长；继而阻尼与弹簧将会作为飞机降落的主要支力，当飞机载荷与峰值相同，便会开始减小；把降落区的质量定值后，飞机的载荷会继续上涨，迎来第二个峰值后，才会停止上升趋势。

而在飞机着陆速度不正常的情况下，减震模拟结果与实际计算的吻合度要明显高于飞机着陆速度正常的情况。飞机轮胎的刚性压缩情况出现在飞机与地面发生撞击后的0.05s左右。

4结束语

文章通过精确建模以及减振设计方面对飞机在着落过程中，起落架的载荷进行了具体分析，并阐述了减震技术的发展方向，并通过减震模拟试验，研讨了飞机的减震技术，将降落区的概念引进到减震方案的设计过程中，通过建模分析了飞机着陆过程中起落架的具体运作动态，并进行了数值仿真，最后，通过减震模拟结果与实际计算相比，得出该减震技术方案可以在很大程度上降低起落架在飞机着陆过程中所承受的撞击载荷。

参考文献

[1]梁磊，顾强康，刘国栋，等.基于ADAMS仿真确定飞机着陆道面动荷载[J].西南交