飞机适坠性与滑跑响应研究

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飞机适坠性有两层含义:飞机在正常着陆时维持机身和起落架系统的可靠性;发生应急着陆坠撞或其他意外事件时具有的一种保护乘员生命安全的能力。飞机正常着陆时起落架是最主要的承力部件,在飞机安全的起降过程中担负着极其重要的使命,其工作性能的好坏及其可靠性将直接影响飞机的使用和安全。而研究应急着陆适坠性的意义在于改善结构与约束系统,提高乘员在可生还飞行事故中的生存概率。滑跑响应是指由于路面不平度的影响,飞机在跑道上滑行时会引起随机振动。研究飞机滑跑时机身动力响应,减轻飞机滑跑过程中摆振,增强乘客的舒适性,提高飞行员的控制飞机的能力。另外开展关于飞机地面滑行随机振动方面的研究对确定飞机的荷载历程,编制疲劳荷载谱有重要意义。本文基于多体系统动力学理论,运用Adams、Patran、CATIA等CAE软件联合创建了某型号飞机的刚-柔耦合整机模型。本文针对现代飞机滑跑跑道特性,从美国军用标准跑道的实测统计数据得到的空间功率谱密度函数出发,基于Matlab平台,采用谐波叠加法和逆傅里叶变换法(IFFT)构建了用于飞机滑跑响应仿真分析所需的三维跑道模型。在此基础上运用Adams完成了某型号飞机正常着陆适坠仿真,通过计算不同着陆方式和不同着陆重量工况,得到适坠中机身重心的过载和起落架的各种缓冲力。对比分析结果验证了缓冲器参数的合理性,起落架的整体布局参数合理性。随后,本文对不同载油量的机身进行了滑跑动力计算,得到机身重心处、机翼尖端、尾翼尖端的加速度载荷时程曲线,并对曲线进行傅里叶变换得到滑跑的载荷谱,研究了载油量对滑跑响应结果的影响。最后,本文通过对通用飞机坠毁事故的人体调查报告的统计数据为基础,分析了在致死航空事故中人体不同部位出现损伤的频率和致命程度,考虑人体不同器官对外部冲击的承受能力,提出适用于航空领域的人体综合损伤判据GIC(General InjuryCriterion),为通用飞机座椅及其约束系统的设计、试验提供参考依据。并结合某轻型水陆两栖飞机适航认证座椅动力试验,对试验过程进行有限元分析,并使用GIC判据从整体上评估假人在座椅前后调节至不同位置时受到严重损伤的可能性。
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