轻型无人机起落架摆振问题简析.docx
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1、 轻型无人机起落架摆振问题简析 摘要:相比于民航客机,无人机重量较小,无人机的飞行性能直接判断无人机综合表现能力。减重作为提升无人机性能指标的重要因素,在无人机各个子系统设计阶段都需充分考虑,不过减重往往会带来结构强度和刚度问题。前起落架结构刚度不够,将会带来摆振问题,摆振直接影响到飞机的运行安全。本文对轻型无人机的摆振问题进行了简单的分析。关键词:无人机,摆振,起落架1 前言目前无人机大多采用前三点式起落架布局,前起起着支撑飞机机体作用,使之便于地面停放和运动,另外实现飞机在地面滑跑状态的转弯功能,还可以减缓飞机滑跑时由于跑道不平导致的振动等等,是飞机安全滑跑和起飞降落的保障1。所以,如果前
2、起落架出现摆振问题,会严重影响飞机起降的安全性,如果不能缓解会出现摆振发散现象,这一方面可能会导致飞机结构出现破坏性损伤,出现滑行事故,另一方面摆振潜在的周期振动会使起落架以及机体结构发生疲劳损害,一旦超过强度极限会出现灾难性事故。2 摆振产生的机理摆振是非线性动力学问题,是由多个运动耦合而成,包括支柱侧向振动、机轮侧向摆动、机轮绕支柱扭转运动以及支柱自身扭动2,如图1所示。(a)机轮绕定向轴转动 (b)轮胎的变形 (c)起落架支柱变形图1 摆振引起形式一般情况,无人机减重的大环境下,起落架往往会出现结构刚度不够,这时出现了“结构型”摆振,另外,飞机正常状况下轮胎变形和受力产生的摆振,属于“轮
3、胎型”摆振。“结构型”摆振出现后需要对起落架结构进行强度和刚度校核核算,在结构件关键连接部位增加刚度,当出现 “结构型”摆振解决起来是比较困难的,“轮胎型”摆振比起“结构型”摆振要容易解决3。3 缓解摆振的措施摆振是一种自激振动,不采取合适措施缓解会发生扩散。解决摆振问题根本上应从起落架设计阶段着手,根据总体参数确定起落架结构参数,使无人机在各个滑跑工况范围内,前起摆振是稳定的,并且保证在外界干扰情况下,具有充足的稳定域。比如,在保证起落架载荷和转弯方便情况下,尽量增大结构参数稳定距,有利于防止摆振。此外,根据无人机的重量以及起落架的设计,选择合适的轮胎,轮胎的形状和构造可以一定程度上减小发生
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