经验介绍 Ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ 起落架系统收放时间仿真及优化分析 一 Ｄｙｎａｍｉｃ ｉｍｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｏｐｔｉｍｕｍ ‘ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｏｐｔｉｍｔ Ａｎ Ａｎａｌｌ＂ａｌｙｓｉｓ ｏｆ— Ｌａｎｄｉｎｇ Ｇｅａｒ Ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ ａｎｄ Ｒｅｔｒａｃｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｃｉｖｉｌ Ａｉｒｃｒａｆｔ 吴双王汉斌／ｗｕ Ｓｈｕａｎｇ Ｗａｎｇ Ｈａｎｂｉｎ （上海飞机设计研究院，上海２０１２１０） （Ｓｈａｎｇｈａｉ Ａｉｒｃｒａｆｔ Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０１２１０，Ｃｈｉｎａ） 摘要： 本研究的主要目标是建立起落架虚拟仿真分析系统，包括起落架机构、液压回路等主要模型。该系统充分 考虑模拟起落架收放过程中的运行环境，完成以起落架收放系统正常收放功能、收放时间计算为检测指标 的多系统耦合仿真分析，用以验证起落架收放系统的设计方案和关键参数，支持后续优化设计。 关键词：起落架；收放时间；联合仿真；优化设计 中图分类号：Ｖ２２６ 文献标识码：Ａ ［Ａｂｓｔｒａｃｔ］Ｔｈｅ ａｉｍ ｏｆ ｔｈｉｓ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｉｓ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｌａｎｄｉｎｇ ｇｅａｒ ｄｙｎａｍｉｃ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ，ｗｈｉｃｈ ｉｎｃｌｕｄｅｓ ｌａｎｄｉｎｇ ｇｅａｒ ａｎｄ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｃｏｕｌｄ ｓｉｍｕｌａｔｅ ｎｏｒｍａｌ ｅｘｔｅｎｄ ａｎｄ ｒｅｔｒａｃｔ ａｃｔｉｏｎ ｏｆ ｌａｎｄｉｎｇ ｇｅａｒ ａｎｄ ｃｏｍｐｕｔｅ ｔｈｅ ｗｈｏｌｅ ｔｉｍｅ ｗｉｔｈ ＣＯ—ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｐｒｏｊｅｃｔ ａｎｄ ｋｅｙ－ｐｏｉｎｔ ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｃｏｕｌｄ ｂｅ ｔｅｓｔｉｉｆｅｄ ａｎｄ ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ ｂｙ ｃｏｍｐｕｔｅｄ ｒｅｓｕｌｔｓ． ［Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ］ｌａｎｄｉｎｇ ｇｅａｒ；ｅｘｔｅｎｄ ａｎｄ ｒｅｔｒａｃｔ ｔｉｍｅ；ｃｏ－ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ｏｐｔｉｍｕｍ ｄｅｓｉｇｎｓ 锁作动器和收放作动器，起落架下位锁开锁，起落 架收上。（３）起落架收上到位时，起落架上位锁上 锁。（４）舱门作动器关闭舱门。（５）起落架和舱门 选择阀断电到中立位置，所有压力管接通回油，释 放压力。 ０ 引言 起落架系统一般采用传统的前三点式布局。 它包括一个向前向上收起的前起落架和两个分别 向内向上收起的左右主起落架，由单一的飞机液压 源提供液压作动能源。 设定１５ｓ内的收上时间和１８ｓ内的放下时间要 起落架放下过程与起落架收上过程类似，不再 赘述。在本文的仿真分析中，由于计算的起落架收 放时间不包括舱门开启和关闭时间，且舱门机构和 其他起落架机构是相对的运动，故建模时省略 舱门机构。 求（收放时间不包括舱门的打开和舱门的关闭），结 合起落架系统详细设计的各种相关数据，开展起落 架收放仿真分析，计算在现有起落架系统的设计参 数下起落架系统的收放时间符合性，为验证和优化 起落架收放设计方案提供依据。 ２建模仿真工具 ２．１ ｌｉｎａｇｅ．ＡＭＥＳｉｍ １ 系统工作原理 起落架收放系统正常工作时，当飞行员通过起 Ｉｍａｇｅ．ＡＭＥＳｉｍ是基于图形化建模环境的多领 域一维仿真软件，带有多种领域的专业元件库，其 中液压库中包含了大量常用的液压元件。该软件 是目前应用最广泛的液压系统仿真工具。具备与许 多三维多体动力学软件的联合仿真接口。本文以 落架控制手柄发出收放指令后。起落架收上过程如 下：（１）起落架和舱门选择阀加电，舱门作动器开始 作动并打开舱门。（２）在舱门打开后，通过作动开 民用飞机设计与研究 Ｃｉｖｉｌ Ａｉｒｃｒａｆｔ Ｄｅｓｉｇｎ＆Ｒｅｓｅａｒｃｈ ＡＭＥＳｉｍ对某型飞机起落架收放的液压系统进行建 模仿真与分析。ｌ１ ２．２ Ｖｉｒｔｕａ１．ｍｏｔｉｏｎ 架收放系统的液压回路模型为例，介绍建模思路和 简化后的液压回路模型。 在建模中不考虑对于计算结果无明显影响的 元部件和参数，如油滤、管路容积效应、液阻等；设 置油液温度恒定为２０％，即不考虑温度变化对系统 带来的影响；选择恒压泵作为压力源，总进１５油液 Ｖｉｒｔｕａ１．Ｍｏｔｉｏｎ是ＬＭＳ公司Ｖｉｒｔｕａ１．１ａｂ平台中 用于三维多体动力学仿真分析的工具，适合模拟机 械系统的真实运动和载荷。它能够快速调用机构 ＣＡＤ模型，设置约束条件和作用力等参数后，即可 方便的用于起落架收放机构的三维多体动力学仿 真计算研究，并通过接口与液压相关部分的仿真软 流量不。建立的简化模型如图１所示。 件进行联合仿真计算。ｌ２］ ３系统建模与分析 ３．１ 分析内容 按照规定的仿真条件和输入参数，对收放系统 的收放过程进行仿真分析，计算起落架的收上和放 下时间。形成试验结果曲线；以规定的标准收上、放 下时间作为输入，计算收放系统对液压能源系统的 最大压力一流量需求。 ３．２分析过程 分别建立液压系统和机构模型，可通过联合仿 真进行计算，集ＡＭＥＳｉｍ和Ｍｏｔｉｏｎ两者之所长作无 图１ 主起收放液压回路模型图 缝连接的联合仿真，可以使系统模型计算结果更加 可靠和精确。联合仿真接口提供力、位移、速度等 参数的相互传递，ＡＭＥＳｉｍ模型输出位移和速度的 建好模型后，按照该飞机液压系统相关设计文 件输入各种参数，如油液特性、进油／回油口压力， 作动筒无杆／有杆腔直径、活塞杆直径、作动筒自由 计算值，并得到作用力的反馈值。Ｍｏｔｉｏｎ与之相反。 ＡＭＥＳｉｍ和Ｍｏｔｉｏｎ的联合仿真可以采用ｃ０一 Ｓｉｍ和Ｃｏｕｐｌｅｄ两种接１５方式。 （１）Ｃｏ—Ｓｉｍ方式以ＡＭＥｓｉｍ为主．在ＡＭＥｓｉｍ 行程、选择阀各出口的最大开启面积、节流缓冲孑Ｌ 直径等。 ３．４起落架机构建模 起落架机构本身很复杂，本文主要研究内容只 包括参与收放运动过程的主要零件，因此，与收放 中进行仿真过程控制（设置仿真时间、采样步长、算 法等），仿真过程中，ＡＭＥｓｉｍ与Ｍｏｔｉｏｎ各自计算，在 规定的每个采样时间段内相互传递数据。 （２）Ｃｏｕｐｌｅｄ方式以Ｍｏｔｉｏｎ为主，在Ｍｏｔｉｏｎ中 过程运动无关的零件都没有考虑建多体模型．如管 路、弹簧、线缆等。 将所有需建模的机构零件的三维Ｃａｔｉａ数模直 进行仿真过程控制，仿真过程中只调用Ｍｏｔｉｏｎ的求 解算法进行计算（ＡＭＥＳｉｍ不参与计算）。 接导入Ｍｏｔｉｏｎ。建立多体动力学模型：添加各零件关 节之间的约束，运动副约束设置示意图如图２所示， 其他零件间的连接均设为固定副约束。 本文采用Ｃｏｕｐｌｅｄ方式联合仿真。一般来说， 采用Ｃｏｕｐｌｅｄ方式，仿真结果相对Ｃｏ—Ｓｉｍ方式更加 运动副设置以后。按照设计参数设置重力为 １．０Ｇ、平均气动载荷力（支柱系统阻力对起落架转 精确。 ３．３液压系统模型 采用ＡＭＥＳｉｍ软件建立起落架收放系统的液压 回路模型，根据起落架收放系统的特点，前起落架 收放液压回路和主起落架收放液压回路是相对独 立的．可建立两个的模型系统。下文以主起落 轴的力矩，以阻碍起落架收起为正，单位为Ｎ·ｍ） 和预紧弹簧力，选定仿真算法和仿真时间；最后与 ＡＭＥＳｉｍ联合仿真，以ＡＭＥＳｉｍ的力输出作为开锁 作动筒和收放作动筒驱动力，进行起落架收放过程 模拟。 ■■■■６６ ２０１６ ＮＯ．１／（季刊）总第１２０期
