Загидулин Артём Рибхатович. Моделирование процесса обжатия амортизации шасси летательных аппаратов при посадке : Загидулін Артем Рібхатович. Моделювання процесу обтиснення амортизації шасі літальних апаратів при посадці

Краткое описание

Загидулин Артём Рибхатович. Моделирование процесса обжатия амортизации шасси летательных аппаратов при посадке: диссертация ... кандидата технических наук: 05.07.03 / Загидулин Артём Рибхатович;[Место защиты: Новосибирский государственный технический университет].- Новосибирск, 2014.- 166 с.

Федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего профессионального образования
«Новосибирский государственный технический университет»
На правах рукописи
5061 66001 2
Загидулин Артём Рибхатович
МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ОБЖАТИЯ
АМОРТИЗАЦИИ ШАССИ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ
АППАРАТОВ ПРИ ПОСАДКЕ
05.07.3 — прочность и тепловые режимы летательных аппаратов
Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук
Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Подружин Е. Г.
Новосибирск - 2014
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 4
1 Моделирование процесса обжатия амортизирующих устройств шасси при
посадке 12
1.1 Основные кинематические схемы амортизационных стоек 12
1.2 Конструктивные схемы жидкостно-газовых амортизаторов 14
1.3 Принцип работы двухкамерного жидкостно-газового амортизатора 18
1.4 Существующие методики расчёта жидкостно-газовой амортизации
шасси летательных аппаратов 20
1.5 Математическое моделирование плоскопараллельного движения
произвольной системы твёрдых тел с использованием уравнений Лагранжа первого рода 23
1.6 Математические модели внутренних силовых факторов амортизатора 30
1.6.1 Моделирование газовой пружины 30
1.6.2 Моделирование гидродинамического сопротивления перетоку
жидкости через дроссельные отверстия 31
1.6.3 Моделирование сил трения 33
1.7 Моделирование обжатия колёс 34
2 Математическое моделирование копровых испытаний шасси летательных
аппаратов 36
2.1 Моделирование копровых испытаний основной опоры шасси самолёта Ту-204СМ 36
2.1.1 Описание основной опоры шасси самолёта Ту-204СМ 36
2.1.2 Модель основной опоры шасси самолёта Ту-204СМ 39
2.1.3 Исходные данные для моделирования копровых испытаний 43
2.1.4 Результаты моделирования 44
2.2 Моделирование копровых испытаний основной опоры шасси вертолёта
Ка-62 57
2.2.1 Описание основной опоры шасси вертолёта Ка-62 57
2.2.2 Модель основной опоры шасси вертолёта Ка-62 59
2.2.3 Исходные данные для моделирования копровых испытаний 63
2.2.4 Результаты моделирования 64
2.3 Моделирование копровых испытаний хвостовой опоры шасси вертолёта Ка-62 71
2.3.1 Описание хвостовой опоры шасси вертолёта Ка-62 71
2.3.2 Модель хвостовой опоры шасси вертолёта Ка-62 73
2.3.3 Исходные данные для моделирования копровых испытаний 76
2.3.4 Результаты моделирования 77
3 Методика проведения копровых испытаний. Прикладное программное обеспечение 90
3.1 Методика проведения копровых испытаний шасси летательных
аппаратов 90
3.1.1 Испытания основной опоры шасси самолёта Ту-204СМ 90
3.1.2 Испытания основной опоры шасси вертолёта Ка-62 95
3.1.3 Испытания хвостовой опоры шасси вертолёта Ка-62 98
3.2 Прикладное программное обеспечение «Dynamics Simulator» 101
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 106
Список литературы 108
Приложение А. Акты внедрения результатов работы 120
Приложение Б. Исходный код основных классов программы «Dynamics
Simulator» 123
Приложение В. Спецификация формата файла модели 148
Приложение Г. Файл модели основной опоры шасси вертолёта Ка-62 159
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы исследования
Взлёт и посадка летательного аппарата — наиболее сложные и потенциально опасные режимы полёта. Они существенно отличаются от других, динамические характеристики при взлёте и посадке также весьма специфичны. Основная специфика режима посадки — близость поверхности земли и необходимость полёта с выполнением достаточно сложных эволюций.
Безопасность полёта при взлёте и посадке в значительной мере зависит от шасси самолёта. Шасси представляет систему опор, необходимых для взлёта, посадки, передвижения и стоянки летательного аппарата на взлётно-посадочной поверхности. Шасси состоит из опорных элементов — колёс, лыж или других устройств, посредством которых летательный аппарат соприкасается с поверхностью места базирования, и силовых элементов — стоек, траверс, подкосов, соединяющих опорные элементы с конструкцией планера. При посадке, в момент касания опорных элементов шасси посадочной поверхности, центр тяжести летательного аппарата, как правило, имеет ненулевой вертикальный компонент скорости, который является причиной посадочного удара. Для уменьшения перегрузки при посадке шасси снабжается амортизацией, состоящей обычно из амортизаторов и пневматиков колёс.
Основные требования, предъявляемые к амортизации:
■ амортизационная система шасси должна поглощать энергию посадочного удара и колебаний планера при движении по земле;
■ амортизатор должен обеспечить рассеивание поглощённой энергии;
■ вертикальное усилие на опоре шасси должно нарастать плавно, достигая максимума в конце обжатия;
■ время прямого и обратного хода не должно превышать 0,8-1 с, чтобы имелась возможность к восприятию последующих ударов;
■ упругие характеристики амортизатора должны по возможности меньше зависеть от условий внешней среды

Список литературы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Представленная в работе методика расчёта жидкостно-газовой амортизации шасси летательных аппаратов, реализованная на языке программирования Java, отличается от использовавшихся ранее методов расчёта с помощью уравнений Лагранжа второго рода, прежде всего универсальностью. При изменении системы твёрдых тел нет необходимости заново переписывать уравнения движения в обобщенных координатах (а заодно и определять эти координаты, исключая «лишние» с помощью уравнений связей). Изменяется лишь размерность системы, а вид уравнений неизменен. Такой универсальный подход более алгоритмичен и прост при численной реализации. Интегрирование системы уравнений затруднений не представляет, особенно если разыскивать не скорости тел, а их импульсы (массы твёрдых тел могут различаться на порядки). Созданная программа расчёта имеет простой и удобный интерфейс, что позволяет быстро её перенастраивать под другие задачи.
Достоинства предлагаемой методики расчёта очевидны, что позволяет рекомендовать её для решения широкого круга задач динамики систем твёрдых тел.
Основные результаты, полученные в работе:
1. Предложено использование методики моделирования плоскопараллельного движения системы твёрдых тел с голономными связями на основе уравнений Лагранжа первого рода для расчёта динамики опоры шасси при посадочном ударе.
2. В виде программного обеспечения реализована методика моделирования плоскопараллельного движения системы твёрдых тел с голономными связями на основе уравнений Лагранжа первого рода для расчёта динамики опор шасси летательных аппаратов при посадочном ударе.
3. С помощью разработанного программного обеспечения построена модель основной опоры шасси самолёта Ту-204СМ и произведён расчёт параметров амортизации посадочного удара для случаев поглощения эксплуатационной и максимальной нормированных работ.
4. Построены модели основной и хвостовой опор шасси вертолёта Ка-62 и произведены расчёты параметров амортизации посадочного удара для случаев поглощения эксплуатационной, максимальной и предельной нормированных работ.
5. Проведено сравнение полученных расчётных данных с результатами копровых испытаний на работоёмкость, проведённых в ФГУП «СибНИА им. С. А. Чаплыгина». Получено совпадение вертикальной нагрузки, хода штока амортизатора и клети копра в зависимости от времени в пределах погрешности эксперимента.
Результаты диссертационной работы использованы в ФГУП «СибНИА им. С. А. Чаплыгина» (г. Новосибирск) при выполнении НИР и ОАО «Авиаагрегат» (г. Самара) при доводке основной и хвостовой опор шасси вертолёта Ка-62 на соответствие заданным характеристикам амортизации