某型飞机起落架收放过程仿真

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某型飞机起落架收放过程仿真

摘要:MSC．EASY 5是一套面向多学科动态系统和控制系统的仿真软件，用于在产品的设计阶段快速地建立可靠的功能虚拟样机进行仿真计算。使用MSC．EASY 5仿真软件对某型飞机起落架收放液压系统进行建模和仿真分析，给出了仿真结果，通过与地面液压试验结果对比分析，证明了建模方法和仿真过程的可行性。

石家庄化工厂爆炸对于复杂而又有一定精度要求的飞机液压系统而言，如果要获取准确的性能参数，传统的方法是进行地面液压试验。地面液压试验的工作量特别大，试验周期也比较长，而且试验需要用到实际装机的液压元器件，通常这些元器件比较昂贵，这都会造成地面液压试验的费用特别高，而使用李祥祥 背景MSC．EASY 5软件仿真计算来模拟地面试验虽然不能代替地面试验，但是可以减少地面试验的次数，从而可以减少液压系统研制的费用。
MSC．EASY 5是一个基于图形的用来对动态系统进行建模、分析的软件，它具有完整的图形化建模环境、强大的仿真分析能力以及可以连接其它多种CAE工程软件的开放接口，可以用来仿真各种由微分、差分或代数方程描述的动态系统。
MSC．EASY 5提供了全面的针对特定工程领域的应用库，库中都是预先建立的常用部件，例如执行元件、电磁阀、液压油箱、压力调节阀、单向阀、节流孔和蓄能器等数百个部件，应用这些部件可用构建一个完整的动态系统模型。这些库都是由各个领域的专家所开发，而使用这些库并不需要每个使用者都成为专家。我们可以单独使用一个库，也可以协同使用几个应用库，或者构建自己的应用库，这些库为我们快速而又灵活地构建仿真高度复杂系统模型提供了极大的方便[1]。


2 液压系统工作原理

某型飞机起落架收放液压系统原理图如图1。




一般飞机在完成起落架的收放过程中需要先打开起落架舱门，收上起落架后要关闭舱门，舱门的打开和关闭可以通过液压系统的液压力来驱动舱门作动筒来完成，也可以通过在飞机起落架外筒上安装滚轮，在滚轮的运动轨迹上安装有鸭嘴随动机构，滚轮驱动该机构来完成舱门的打开和关闭。本文所模拟的起落架的舱门打开和关闭采用前一种方法。
飞机着陆时放下起落架过程：驾驶员将驾驶舱内的起落架收放开关置于“放下”位置，电磁阀烯丙基苯5右端通电，将高压油接通至放下管路。高压油首先进入开锁作动筒的无杆腔，推动活塞杆向左运动，使起落架的上位锁锁钩开锁，开锁作动筒活塞将中间回路打开，高压油推动起落架收放作动筒放下起落架。
飞机起飞至一定的高度时收上起落架过程：驾驶员将驾驶舱内的起落架收放开关置于“收上”位置，电磁阀5左端通电，高压油一方面进入开锁作动筒有杆腔推动活塞使锁钩复位，另一方面进入收放作动筒收起起落架[3－4]。
在MSC．EASY 5中液压模型假设条件以最基本的质量守恒、能量守恒、动量守恒及液体连续方程等组成的数学模型为基础，不同的部件代表不同的液压元件，每个部件中包含一定的数学方程。按照部件间数据传递连接每个部件，即可构成整个系统的仿真模型，部件间数据传递方式决定了单个部件的输入输出参数。每个部件的输入变量、状态变量、输出变量都是通过这些数据与其它部件参数连接，完成信息的传递。当建模完成后，可以通过操作将模型自动“翻译”为FORTRAN语言源程序，进一步编译链接为可执行程序，开展各种分析计算[1]。
使用MSC．EASY 5建模仿真一般分五步[1]：
(1)分析液压系统原理图
(2)在MSC．EASY 5液压库中到相对应的部件
(3)按照MSC．EASY 5中的连接规则连接各个部件为一个完整回路
(4)输入各个部件的参数
(5)进行分析计算
按照上述MSC．EASY 5建模仿真步骤对某型飞机起落架收放过程进行模拟，模拟图如图2。原理图中液压系统的供油和回油由MSC．虹膜异EASY 5中的油箱1、定压泵2、溢流阀3、单向阀6来模拟。控制飞机起落架收上和放下的电磁阀由方波发生器7、阀命令驱动器5、三位四通4来模拟。使用单杆作动筒10来模拟上位锁，当作动筒伸长到规定长度时，通过OR门11和阶跃信号发生器12传递给可变节流孔13周忠轩，使其开通，从而模拟先打开上位锁后放下起落架的过程。使用节流孔15来模拟单向节流孔。起落架收放作动筒通过AC作动筒16、19来模拟，收放过程收放作动筒中的受力由17和18模拟。

建立好模拟模型后，按照该飞机液压系统相关技术文件输入各种参数。将所要计算的液压系统根据各组成元件的模型编译成数学总模型后，必须把状态变量的起始值、步长和仿真时间提供给模拟模型，才能开始仿真计算。




从图3中可以看出，前起落架收放作动筒的工作行程是38cm，作动筒伸长是放下前起落架，缩短是收上前起落架。从前起落架作动筒位移和时间的关系图可以看出，48s时收放作动筒开始伸长，56s时伸长至极限位置，即完成了前起落架的放下过程，用时8s；98s收放作动筒开始缩短，106s时位移为0，即完成起落架的收上过程,耗时8s。由于模拟的过程中没有考虑前起落架的重量和气动力的影响，所以收上和放下起落架所花时间比较接近。从图学习的艺术4中可以看出，主起落架收放作动筒的工作行程是50cm，从主起落架作动筒位移和时间的关系图可以看出，48s时作动筒开始伸长，63s时伸长到极限位置，即完成了主起落架的放下过程，耗时15s；98s收放作动筒开始缩短，114s时位移为0，即完成主起落架的收上过程,耗时16s。对地面试验和仿真结果进行比较：（1）地面液压试验测得的前起落架放下时间7s,收上时间9s。与仿真结果相比，差别为12．5％。（2）主起落架放下时间15s,收上时间17s，与仿真结果相比，差别为5．8％。本论文的仿真结果与该机型的起落架液压系统地面试验结果相比是比较吻合的，但是工作量、所花时间和费用降低了很多，在液压系统的研制阶段这些参数对于设计工作的顺利进行有一定的指导意义。
在国内许多飞机生产厂家和飞机设计研究所都有液压地面实验台，它是根据飞机的全机液压系统建立完全一样的一套液压系统，可以做飞机液压系统的各种实验，通过实际实验对所设计的液压系统进行验证。正如本文引言中介绍的那样，实际的液压地面实验存在实验周期长、费用昂贵、工作量大等缺点。随着仿真技术的发展，越来越需要改变这种笨拙且花费多的手段。本论文采用MSC．EASY 5软件来做飞机前起落架收放过程仿真计算是MSC．EASY5软件在飞机液压系统仿真中应用的一个很好的实例。

本文发布于:2023-07-05 09:28:32，感谢您对本站的认可！

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