环境温度对飞机起落架缓冲性能影响分析
方〓威1,2，朱林刚1，王友善2
1.中国商用飞机有限责任公司上海飞机设计研究院，上海〓201210）
2.哈尔滨工业大学航天学院，黑龙江 哈尔滨〓150001)
摘要：飞机在不同机场起降时，其起落架缓冲性能会受到当地环境温度的影响。以某型飞机为研究对象，建立了其起落架动力学模型，并进行了落振仿真分析。研究了不同环境温度下缓冲系统主要参数的变化，结果表明：环境温度对缓冲系统缓冲性能影响较大，环境温度升高会导致起落架地面垂直反力增加、缓冲器效率下降、使用过载系数增大等问题；环境温度降低会使缓冲器压缩行程变长、缓冲器效率增加，但温度过低会导致起落架缓冲器内部发生硬撞击，严重危害起落架及飞机的安全；降低飞机着陆载荷，可有效改善低温环境下的缓冲性能，保证飞机在极端低温环境下的安全。
关键词：起落架;缓冲性能;仿真;环境温度;落振试验
中图分类号：V226〓〓〓文献标识码：A〓〓〓文章编号：2095-509X(2021)11-0076-05

1994年，在西藏昌都邦达机场正式通航前，中美两国组成联合试飞组，用波音757-200型飞机进行了严格的试验飞行测试，结果表明，波音757-200型飞机在邦达机场的落地承载量为80 t，大大少于该飞机常规设计的90 t。这是因为，飞机起落架缓冲系统是按照标准大气环境设计的，充填参数也是按照标准大气环境给定的，在低温气候环境下使用，其缓冲性能发生了改变。我国各地机场温度差异较大，如西藏昌都邦达机场年平均气温为-2.9 ℃，极端低气温为-42.0 ℃；大兴安岭漠河机场年平均气温为-5.5 ℃，极端低气温为-52.3 ℃；新疆吐鲁番机场年平均气温为14.0 ℃，最高气温达50.2 ℃，地表温度曾超过80 ℃。因此，研究环境温度对飞机起落架缓冲性能的影响具有重要意义。
起落架缓冲性能是起落架设计的核心。只有起落架具有良好的缓冲性能，才能使飞机在着陆、滑行和地面操纵过程中具有较低的疲劳载荷，较好的稳定性、舒适性和较高的可靠性［1］。国内外对起落架缓冲性能的研究比较多。Milwitzky等［2］利用二质量块模型建立了支柱式起落架的动力学模型，并给出多种数值解法，简单可靠；蔺越国等［3］研究了定油孔面积对缓冲支柱性能的影响，并通过仿真对定油孔的截面积进行优化；晋萍等［4］对缓冲器的初始压力和初始体积、活塞杆的外截面积、油孔面积以及油针最底端截面半径进行了参数优化，通过这些优化可提高起落架的缓冲性能，但这是在标准大气环境下对起落架结构及充填参数进行的调整，并没有考虑飞机实际使用中环境温度对缓冲性能的影响。
本文以某型飞机为研究对象，运用多体动力学软件ADAMS建立起落架动力学模型，分析环境温度对飞机起落架缓冲性能的影响，确定其在极端温度条件下是否满足设计要求，为飞机在极端环境温度下的使用提供指导。

1〓起落架动力学模型的建立
起落架缓冲系统由缓冲器和轮胎两个部分组成，本文基于经典的二质量块模型建立起落架动力学模型［5］。

1.1〓缓冲器模型缓冲器是起落架系统的吸能核心部件［5］。仿真机型起落架采用单气腔变油孔油气缓冲器，结构形式如图1所示，其轴向力由4部分组成：空气弹簧力［5］、油液阻尼力［6-9］、轴向摩擦力［5］和结构限制力［5］，具体计算公式见各参考文献。

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基金项目：民用飞机专项科研项目(GX2016005)
作者简介：方威(1985—)，男，高级工程师，硕士，主要研究方向为飞机地面载荷及起落架强度分析