摘 要

据统计，飞机事故中发生在起飞-降落阶段的占到了47%，因此，飞机尤其是民用飞机的抗坠撞设计是对飞机发生应急着陆时尽最大可能保证乘员的安全起到了极为重要的作用，因而受到学术界及工业界的重视。为了进行飞机抗坠撞设计，必须了解飞机在应急着陆时各关键部位如座椅所承受的冲击载荷以及飞机触地载荷，这里飞机触地载荷是基础。

根据起落架收起情况，飞机应急着陆时着地部位可能是全部起落架，部分起落架和机腹或者部分起落架与飞机发动机吊舱等等。本文将以飞机前起落架收起，主起落架放下这一应急着陆情形为研究对象，采用数值模拟技术研究起落架的触地载荷。

本文主要基于刚性等效原则对机身进行简化，采用一个弹簧单元来描述起落架的局部模型，通过数值模拟技术，给起落架（弹簧阻尼）定义一条幅值曲线来控制起落架的运动规律，再将简化机身与局部起落架模型进行绑定，对组合模型直接进行模拟触地实验，得到求解起落架触地载荷的方法。最终通过对比刚性与弹性机身分别与线性荷载-位移本构、非线性荷载-位移本构关系的模拟触地实验，得到了起落架触地载荷随时间变化的趋势。

关键词：应急着陆；起落架；触地荷载；刚度等效；数值模拟

Abstract

According to statistics, the plane crash occurred in the take-off and landing stage accounted for 47%. Therefore, the aircraft especially civil aircraft crashworthiness design is played a very important role for aircraft emergency landing when to do its utmost to ensure the occupant's safety, and have been of great importance to both academic and industrial circles. In order to aircraft crashworthiness design, we must know the aircraft emergency landing in key positions of the seat to withstand the impact load and plane touches the ground loads such as here plane touches the ground load is the foundation.

According to the retracting landing gear case, aircraft emergency landing the part may rack is full of ups and downs, part of the landing gear and abdominal or part of the landing gear and engine pod for aircraft, and so on. The aircraft nose landing gear retracted, the main landing gear frame down the emergency landing scenario as the research object, using numerical simulation technology of landing gear touchdown load.

This paper mainly based on principle of equivalent rigidity of body is simplified, and a spring units are used to describe local model for the landing gear, by numerical simulation technology, to the landing gear (spring damping) defined a amplitude curve to control the movement of landing gear, binding the simplified body and local landing frame model, the combination model directly touchdown experiment simulation, get the method of solving gear touchdown load. Finally by comparing with rigid and elastic body respectively and linear load - displacement constitutive and nonlinear load - displacement constitutive relation of touchdown simulation experiments, get the gear touchdown load along with time change trend.

Key words：Emergency landing; Landing gear; Ground load; Equivalent stiffness; Numerical simulation

目 录

第1章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2本文研究目的及意义 1

1.3 国内外研究现状 2

1.4本文研究内容 3

第2章 飞机起落架及触地荷载 5

2.1起落架的介绍 5

2.1.1 起落架的结构形式 5

2.1.2 起落架的布置形式 7

2.2起落架的理论模型 10

2.3飞机着陆触地荷载概念 11

2.4本章小结 13

第3章 机身等效与简化模型建立 14

3.1机身模型简化 14

3.2起落架触地本构关系的建立 16

3.3起落架等效弹簧模型 17

3.4简化机身与等效弹簧模型有效性验证 18

3.5本章小结 19

第4章 飞机应急着陆起落架触地荷载 20

4.1非线性等效弹簧模型下的弹性机身触地荷载 20

4.1.1起落架触地载荷模拟 20

4.2非线性等效弹簧模型下的刚性机身触地荷载 21

4.2.1刚性机身等效简化 21

4.2.2起落架触地荷载模拟 22

4.3不同机身模型下的触地荷载 22

4.3.1弹性机身与起落架线性等效弹簧组合的触地载荷 23

4.3.2刚性机身与起落架线性等效弹簧组合的触地载荷 24

4.4本章小结 25

第5章 结论与展望 26

5.1结论 26

5.2展望 26

参考文献 27

致谢 28

第1章 绪论

1.1 研究背景

当今时代科技飞速发展，日常生活中，人们乘坐飞机的频率也随之增长，然而我们可以看到由飞机带来的隐患也一直存在着。2013年7月22日，在美国纽约拉瓜迪亚机场美国西南航空公司一架客机在降落时由于前起落架轮子受损，而造成飞机的触地事故，造成11人受伤^[1]。2014年2月4日，幸福航空公司太原—郑州JOY1533（JR1533）航班在落地滑跑过程中，飞机前起落架自动收起，导致机头触地。由起落架引起的飞机触地事故不断发生，越来越需要研究人员重视飞机结构设计方面的安全问题，尤其是对于起落架方面的研究。

起落架在飞机结构中占有的地位非常重要，主要起承重作用^[2]。在飞机停放时，起落架用来支撑机体；当飞机在滑行、起飞、着陆时，产生的动能主要靠起落架来吸收，以此而减轻了飞机的震动^[3]。尤其是在飞机着陆时，飞机机身还存在比较大的动能，与地面接触形成的撞击载荷将由起落架来承受^[4]。对于起落架的研究分析过程中，研究者们不仅要对静态下的起落架进行分析，也要考虑起落架在动态阶段的力学性能^[5]。尤其当飞机降落的时候，起落架与地面接触过程中，由于不对称降落以及冲击角度的影响使得起落架中的减震器和轮胎受力没有规律，在油液阻力、空气阻力、摩擦力等荷载的影响下，起落架结构的受力也会出现多种情况^[6]。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。

1.2 本文研究目的及意义