论文部分内容阅读
飞机起落架通过与跑道相互作用,实现承载、吸振、耗能和操控等主要功能。起落架一旦出现故障通常会导致巨额经济损失,甚至对乘员的人身安全造成威胁。从主要故障机理来看,起落架缓冲系统的减震性能退化或失效将引起关键构件的应力增大,提前导致应力集中部位出现疲劳损伤;而关键构件的疲劳损伤会进一步降低缓冲系统的减震性能,甚至使其失效。因此,在提高并保持缓冲装置性能的基础上,对关键构件进行有效的健康监控是保证飞机起落架运行安全性的主要技术途径之一,但不得不面对的问题是起落架减震性能在传统模式下已经难以显著提升。研究新型减震机制成为提高起落架缓冲系统性能的必然选择之一,相应的在新型减震机制下研究起落架关键构件的疲劳损伤机理与监测方法也就成了应有之意。因此本论文所研究的主要科学问题是:第一,如何采用新型减震机制有效提升起落架系统的缓冲减震性能;第二,如何及时对起落架关键构件的疲劳损伤进行稳定可靠的检测与识别,从而成功避免由此产生的飞机灾难性事故。为解决以上问题,本文主要研究了以下内容:(1)缓冲系统的网络结构。研究了惯容器的基本特性、实现形式和工作原理及非线性问题,为更好的应用惯容器打牢基础。基于机电相似理论,研究了ISD(Inerter-Spring-Damper)缓冲系统网络综合方法和最小实现方法,分析了低阶ISD缓冲系统的拓扑结构及有效性问题。研究结果表明,液压惯容器更适合起落架缓冲系统,基于网络综合及网络拓扑的结构设计方法,能够满足ISD结构在起落架中应用的设计需要。(2)基于滑跑动力学的ISD减震机理研究。解决了ISD网络结构等效静平衡初始位置的计算问题,对比分析了静平衡位置与结构特性的关联关系。研究了滑跑路面激励信号的1-cos模拟方法和随机路面谱密度方法等,提出了滑跑试验台架的设计方案。研究了基于ISD结构的单起落架和前三点起落架全机滑跑动力学建模方法。基于所建立的模型对提出的ISD网络结构进行了减震机理研究,证明了ISD结构对飞机滑跑性能的提升效果。(3)起落架关键构件疲劳损伤检测方法。研究了基于VAM的非线性超声检测技术,对金属构件内的非线性源、调制边界条件等问题进行了分析,针对轴类构件开展了试验研究。结果表明,基于VAM的构件疲劳损伤检测方法,能够满足ISD结构起落架的减震机理和关键构件结构健康监测等技术研究的需要。