飞机起落架机构运动仿真技术研究.pdf

学术论文
飞机起落架机构运动仿真技术研究
中航工业成都飞机工业集团有限责任公司 刘顺涛 陈雪梅 赵正大 尹华彬
摘要 现代军机结构中含有大量运动机构,为设 撑,同时也能吸收飞机在滑行和着陆过程中的振动和冲
计及装配过程带来了巨大挑战。通过虚拟仿真技术对 击。几乎所有军用和民用飞机在起飞着陆过程中都伴
这些复杂运动机构的运动原理进行分析和仿真,能有效 随有起落架的收放运动。现代军机空地循环周期短的
地帮助工艺人员对其进行工艺分析,找出运动机构中的 特点导致起落架使用频繁、故障几率增大,而在起落架
可调量,指导现场工人进行安装调试,缩短设计及装配 系统的各个运动部件中,收放机构在使用中出现故障的
周期。采用CATIA的运动学仿真模块DMU对飞机起 概率较高。
落架机构进行了运动机构仿真和分析,能有效模拟飞机 起落架装置中包括起落架收放装置和起落架前舱
起落架机构的实际运动状态,为其设计、优化及装配提 门两套运动机构,由舱门作动筒对起落架前舱门,收放
供了依据。 作动筒对起落架分别进行驱动。收起起落架的工作流
关键词: CATIA 运动仿真 起落架 DMU 程为:舱门作动筒动作打开起落架舱前门,撑杆作动筒
动作拉动撑杆由锁死部位至可运动部位,然后收放作动
筒动作收起起落架,同时带动起落架后舱门关闭,最后
舱门作动筒动作关闭起落架前舱门。
2 运动机构分析
运动学理论已经指出,运动机构要实现仿真需满足
自由度为0的条件 ,即:
DOI:10.16080j.issn1671-833x.2015.06.089 式中, n为运动构件总数,m 为运动副总数, l为驱动器
总数, p为第 i个运动副的约束个数,q为第 j 个驱动
器的驱动约束条件数, r 为其他约束条件个数。
现代军机结构中含有大量运动机构,这些机构结构
基于如上定义,某型机起落架前舱门和收放装置的
复杂,运动副连杆、铰链等数量众多,运动过程和运动
运动机构的自由度均应为0,以实现其机构运动仿真,
关系复杂多变,给设计及装配过程带来了巨大挑战。通
其运动机构简图见图1。
过虚拟仿真技术对这些复杂运动机构的运动原理进行
以此为依据,可在CATIA的运动学仿真模块DMU
分析和仿真,能有效地帮助工艺人员进行工艺分析,找
对运动机构进行仿真。仿真的关键步骤是在运动结构
出运动机构中的可调量,指导现场工人进行安装调试,
中各个具有相对运动关系的运动部件之间,定义合适的
缩短设计及装配周期。
运动副进行必要的约束和连接,以满足运动机构自由度
本文采用CATIA的运动学仿真模块DMU对飞机
为零的要求 。机构中每个运动部件通常都包括多个
起落架机构进行运动机构仿真和分析,能够有效模拟飞
运动副,该起落架机构运动仿真中涉及的运动副包括:
机起落架机构的实际运动状态,为其设计、优化及装配
固定副、旋转副、圆柱副、球面副、U型副等。其中固定
提供了依据。
副、旋转副、圆柱副、球面副在运动机构中形式单,运
1 起落架结构特点
动也相对简单。U型副相对复杂,它允许两个运动部件
之间有两个相对转动的自由度,等同与轴线相交的两个
飞机起落架机构是飞机运动机构中最为复杂的结
转动副,用于传递两根相交轴之间的运动,本质上是
构之,它为飞机起飞、着陆、滑行和地面停放提供支
航空制造技术2015 年第 6 期
89学术论文 学术论文
3 仿真结果与分析
飞机起落架机构运动仿真技术研究
舱门动作筒
参照以上分析对某机型起落架机构进行完整的机
构运动仿真,以图1b为依据对起落架运动机构进行
起落架前舱门
分解,转换约束为运动副,对作动筒添加驱动,进行仿真
后可最终得到整个起落架工作过程中的每个运动状态。
中航工业成都飞机工业集团有限责任公司 刘顺涛 陈雪梅 赵正大 尹华彬
a起落架前舱门 如前文所述,该运动仿真包括了起落架收放装置和
起落架前舱门两套运动机构共3个驱动器舱门作动
筒、收放作动筒和撑杆作动筒,因此利用DMU进行运
摘要 现代军机结构中含有大量运动机构,为设 撑,同时也能吸收飞机在滑行和着陆过程中的振动和冲
收放动作筒
动仿真时,应相应地定义3组运动机制,并根据实际运
计及装配过程带来了巨大挑战。通过虚拟仿真技术对 击。几乎所有军用和民用飞机在起飞着陆过程中都伴
起落架支柱
动的逻辑关系对3种机制进行顺序定义,以实现完整的
这些复杂运动机构的运动原理进行分析和仿真,能有效 随有起落架的收放运动。现代军机空地循环周期短的
运动仿真。
地帮助工艺人员对其进行工艺分析,找出运动机构中的 特点导致起落架使用频繁、故障几率增大,而在起落架
在此基础上,还应根据作动器的实际运动情况建立
可调量,指导现场工人进行安装调试,缩短设计及装配 系统的各个运动部件中,收放机构在使用中出现故障的
规则关系如驱动参数和运动时间的关系用于驱动仿
周期。采用CATIA的运动学仿真模块DMU对飞机起 概率较高。
撑杆动作筒 起落架后舱门随动
真,如图3所示。
落架机构进行了运动机构仿真和分析,能有效模拟飞机 起落架装置中包括起落架收放装置和起落架前舱
起落架机构的实际运动状态,为其设计、优化及装配提 门两套运动机构,由舱门作动筒对起落架前舱门,收放
供了依据。 作动筒对起落架分别进行驱动。收起起落架的工作流
关键词: CATIA 运动仿真 起落架 DMU 程为:舱门作动筒动作打开起落架舱前门,撑杆作动筒
b起落架收放装置
动作拉动撑杆由锁死部位至可运动部位,然后收放作动
图1 某型机起落架运动机构简图
图3 用于驱动仿真的规则关系
筒动作收起起落架,同时带动起落架后舱门关闭,最后
舱门作动筒动作关闭起落架前舱门。
la个球铰 te and a 4杆机构 nalyze these 。当主动轴以角速度 complex mωotions, whi 转动时,输出 ch can inst运动副定义和仿真设置完成后 ruct ,可根据实际需求对
2 运动机构分析
轴以角速度 peoples work during the installation and debugging ωωcosαα为主动轴与输出轴的夹角 pro - 起落架运动机构进行多种分析检查。
cess. 运动,这种运动副的优点在于当两运动轴之间的夹角发 This paper uses CATIA-DMU platform to simulate 1 零件干涉检查。利用DMU的碰撞检查功能
运动学理论已经指出,运动机构要实现仿真需满足
and 生变化时 analyze ,运动传递不会发生中断 the motion of aircraft ,仅两轴之间的瞬时 landing gear and 可检查零件在运动过程中的干涉情况 gives ,即在机构运动过
自由度为0的条件 ,即:
the guidance for design optimization and on-site assembly 传动比发生变化。 程中,.如果出现了零件之间的干涉,系统会自动停止运
在运动仿真中 Keywords: CA, TIA U型副通常与球面副成对出现 Motion simulation Land ,其 - 动仿真并标明干涉位置。这项功能能够有效地帮助设
ing gear 结构