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飞机缓冲器气性能参数的设计摘要依据起落架缓冲器系统的使用功，计算出使用行程，根据储备能量算出最大过载nmax及最大行程Smax，最后确定缓冲器的初压P0，初容积V0。
关键词缓冲器；单腔；双腔0 引言飞机起落架减震器中广泛采用油气式的减震装置，其结构已由油气混合型发展到油气分离型，由单气室发展到双气室，取得了良好的使用效果本文主要内容为各种缓冲器性能的设计计算，初压P0，初容积V0，最大过载nmax及最大行程Smax的确定。
1 缓冲系统着陆功量计算起落架的缓冲系统应吸收的功量按计算，参考同类机型，结合已选用的航空机轮载荷与压缩量的关系曲线，选定起落架过载初值，然后求出机轮垂直载荷和轮胎吸收的功量，于是可求得缓冲器应吸收的功量。
2 缓冲器参数配置计算2.1使用功和最大功下参数的确定求缓冲器吸收使用功量下的使用行程，当选定后，上式含和两个未知数，设，可采用逐次近似法确定出。
此外用图解法求解也很方便，只需将和起落架的传力系数曲线作在同一张图上，即可求得其交点，见图1。
在计算出使用行程后，看是否约等于90%S，如果相差很大，需重新选型nsy。
应储备的功量计算，根据，得：这说明缓冲系统必须具有能吸收1.56倍使用功的储备能力，取轮胎完全压缩时吸收的功量为，则缓冲器吸收的功量为：假设缓冲器的最大压缩行程，缓冲器的效率系数，通过结构已知的得到此时的传力系数，求最大过载。
2.2 单腔式缓冲器V o、Po的确定单腔式缓冲器见图2所示，在确定了后，通过下列公式可求得V o和no2.3 双腔式1缓冲器V o、Po的确定双腔式1缓冲器见图3，PH随SH的变化曲线见图5，假定在某重量时，缓冲器压缩量为S。
，低压腔的P01。
此时传力系数查表1得为。
低压腔缓冲器皮碗和轴套的摩擦系数取K1，高压腔缓冲器密封件的摩擦系数取K2。
高压腔的体积V02、P02的计算：假定在某重量时，缓冲器停机压缩量也为So，但此时高压腔即将开始压缩。
解上式得高压腔的体积V02、P02、V012.4 双腔式2缓冲器V o、Po的确定双腔式2缓冲器见图4，PH随SH的变化曲线见图6，假定一重量下，缓冲器压缩量为So，低压腔的P01。
目录1 绪论 (4)1.1 起落架常见类型 (5)1.1.1前三点式 (5)1.1.2后三点式 (6)1.1.3自行车式 (7)1.1.4多轮小车式 (6)1.2起落架的设计要求 (8)1.3起落架受到的外载荷 (9)1.4起落架的结构......................................... 错误！未定义书签。
1.4.1简单支拄式和撑杆支柱式............................. 错误！未定义书签。
1.4.2摇臂支柱式......................................... 错误！未定义书签。
1.4.3多轮小车式起落架................................... 错误！未定义书签。
2 起落架的减震缓冲装置 (10)2.1减震器的不同形式和对比 (11)2.2油式减震器........................................... 错误！未定义书签。
2.2.1工作原理........................................... 错误！未定义书签。
2.2.2减震器中的气体..................................... 错误！未定义书签。
2.2.3油液和阻尼扎的作用及对功量图的影响................. 错误！未定义书签。
2.3油气式减震器......................................... 错误！未定义书签。
2.4全油式减震器的设计 (12)2.5减震装置中的轮胎..................................... 错误！未定义书签。
2.5.1轮胎的类型......................................... 错误！未定义书签。
2.5.2轮胎的特性......................................... 错误！未定义书签。
中图分类号：论文编号：学科分类号：硕士学位论文大型客机起落架缓冲系统优化设计技术研究研究生姓名学科、专业飞行器设计研究方向飞机起落装置设计指导教师南京航空航天大学研究生院航空宇航学院二О一О年三月Nanjing University of Aeronautics and AstronauticsThe Graduate SchoolCollege of Aeronautics and AstronauticsStudy on Optimization DesignTechnology for Landing Gear Shock-Absorbing System of Large CivilAircraftA Thesis inScience and Technology of Aeronautics and AstronauticsbyAdvised bySubmitted in Partial Fulfillmentof the Requirementsfor the Degree ofMastor of EngineeringDecember, 2009承诺书本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得的成果。
尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人享有著作权的内容。
对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
本人授权南京航空航天大学可以有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅,可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。
(保密的学位论文在解密后适用本承诺书)作者签名：日期：毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
飞机起落架安全缓冲装置研究飞机起落架的安全缓冲装置是飞机设计工作的重要环节，其性能的好坏直接影响飞机运行环境、乘客乘坐体验的质量。
本文对当前常见的几种飞机起落架安全缓冲装置的类型进行分析，以此促进飞机缓冲技术的发展。
标签：飞机；起落架；安全缓冲0 引言飞机自身的重量给飞机降落着陆工作带来一定的难度，在陆地跑道上的运行会产生巨大的荷载，为了减小这种荷载，现代飞机设计的时候都会采用一定的安全缓冲装置。
一方面可以分解飞机降落过程中地面对其造成的冲击力，另一方面可以提高飞机服务品质、保障飞行安全。
我国不少大型机械搜索设备都安装了大量的缓冲装置，例如工程机械、冶金设备、城市地铁等，都通过缓冲装置提高延长机械的使用寿命和工作质量。
飞机起落架的缓冲结构是为了减少外界对飞机的破坏，保护机身结构。
现在飞机设计中，主要有橡胶缓冲器、聚氨醋缓冲器、弹簧缓冲器、弹性胶泥缓冲器、液壓缓冲器和液气缓冲器六种缓冲器。
1 飞机起落架弹黃缓冲器弹簧缓冲器是常见的缓冲装置，具有结构制造简单的优点，并且对工作温度的环境要求也比较低。
弹簧缓冲器主要是将飞机遭受的冲击能量转化为弹簧的弹性势能，借助弹簧原件进行存储。
但是对飞机的运行速度要求比较严格，一般不能超过2米每秒，因此在大型的飞机安全缓冲装置中就不适合。
2 飞机起落家聚氨酯缓冲器飞机起落架聚氨酯缓冲器采用的是新型的邮寄高分子材料，具备重量轻、安装简单、无需维修、缓冲效果好的优点，具备耐冲击、抗压性能好的特点，同时在缓冲工作中不会产生噪音和火花，具有很强的防爆性能，可以保障飞机运行的安全可靠、保持高度的平稳。
因此这种缓冲器也被广泛的运用于其他的领域，也能解决大型机械的缓冲问题。
聚氨酯缓冲器内部的聚氨酯发泡塑料是主要缓冲原件，当地面对飞机产生冲击的时候，会直接作用在发泡塑料上，发泡塑料就会发生形变，根据作用力的大小会产生相应的组抗力，达到减小冲击物力的运动速度，将冲击的能量转换为弹性变形能保存在缓冲装置中，从而减小对飞机结构的破坏，延长飞机起落架的使用周期。
飞机起落架落震仿真及缓冲器优化分析摘要：通过对飞机主起落架缓冲支撑的受力分析，提出了基于 LMS软件的起落架降落动力学分析模型，并对其进行了模拟和参数优化。
通过数值模拟和实验数据的对比，得到了很好的一致性，对参数的优化设计具有一定的指导意义。
本文的研究结果显示，应用 LMS软件进行飞机起落架的动态模型及最优解，对于工程应用有一定的指导意义。
关键词：起落架；落震；仿真分析；优化分析；LMS前言：虚拟样机技术是在八十年代随着计算机技术的发展而兴起的一门新技术。
在此基础上，工程师通过电脑对原型进行仿真，并对其进行各种动力学特性的分析，之后对其进行改进，使其以数字方式取代了传统的实物样机试验。
从而大大缩短了机械产品的设计和研发周期，降低了相应的设计和研发群花费的资金。
LMS虚拟实验室是一套完整的模拟机械系统的动态和负载的综合解决方案，具有很强的界面，可以与各种 CAD模型进行数据的交流。
该软件还内置了 CATIA的三维实体建模工具，使其能够与 CATIA进行无缝连接，便于在实体建模和分析模型之间进行转换，使用 LMS Virtual. Lab Standard Motion，通过 CATIAV5，用户可以通过 CATIAV5的充分整合 CAD引擎，迅速建立和改善其机械系统的虚拟原型，增强了虚拟实验的沉浸和交互能力。
一、起落架落震仿真模型起落架的缓冲区是起落架减震性能的重要因素，缓冲区是起落架的重要组成部分。
起落架缓冲器的承载能力分为两个方面：缓冲支撑轴向负荷和机轮垂直负荷。
1.缓冲器支柱轴力一般，在油气式缓冲器中，在对其所需要接受的轴向力进行计算时可以用下列公式，一般表示为：Fs=FL+ + Fa+ FA+Ff，（1）结构限制力一般在计算结构限制力的时候会应用以下公式：F=其中每一个字母都有其具体表示的含义，所表示的是缓冲器在运行过程中轴向的拉压刚度；则表示的是缓冲器在运行过程当中的最大行程，而S则表示的是缓冲器的具体行程。
飞机起落架缓冲器原理
飞机起落架缓冲器是一种用于减缓起落过程中振动和冲击的
装置，它起到保护飞机和载荷的作用。
其原理是利用弹性材料
和液压系统来吸收和分散能量。
具体来说，飞机起落架缓冲器由弹性材料、活塞、液压油和
阀门组成。
当飞机在降落或起飞过程中，起落架经历了垂直载
荷和冲击力。
这些力量会通过缓冲器传递到弹性材料上。
弹性材料通常由橡胶或液体弹簧制成，它们具有良好的弹性
和吸能能力。
当飞机着陆或起飞时，弹性材料会受到载荷的压
缩和变形，吸收和储存能量。
这使得飞机起落架可以缓冲和抑
制振动和冲击。
一旦过载，弹性材料会通过液压系统释放压力，以保护起落架和飞机。
在缓冲器中，液压油起到传递和调节能量的作用。
当弹性材
料被压缩时，油体积会增加，从而提供一定的阻尼作用。
液体
阻尼可以有效地减缓起落过程中的快速运动和震动，使飞机平
稳过渡。
此外，缓冲器还通过阀门来调节油流的速度和流量，以控制
缓冲效果。
阀门的打开和关闭可以根据起落架的运动和载荷的
变化自动调节，以提供最佳的缓冲效果。
总之，飞机起落架缓冲器的原理是通过弹性材料和液压系统
来吸收和分散起落过程中的能量，以确保飞机和载荷的安全。
通过合理设计和调节，缓冲器可以有效减少起落架的振动和冲击，提高飞行的平稳性和安全性。
1 引言1.1 课题研究背景经过几十年的发展，飞机的发展也经历了很多代的更新换代，在整个飞机中，存在很多零部件，今天，我们所要研究的便是飞机起落架，飞机起落架在整个飞机设备中起到非常关键的作用，在飞机起飞以及降落的过程中，飞机起落架起到稳定的作用，它是唯一一种支撑整架飞机的部件，是飞机不可缺少的一部分，起落架能能吸收飞机在滑行和着陆过程中的震荡和冲击载荷，通过震荡以及冲击载荷，便可以实现飞机在起飞以及降落时的稳定以及安全问题。
纵观飞机起落架的发展历程，由飞机出现的初期的四点式起落架到后来经实践证明的三点式起落架，起落架的发展越来越趋于安全稳定。
三点式的起落架有前三点式跟后三点式，目前还存在一种叫做前三点式起落架，它的主要构造包括两个主轮，飞机后面的重心使得它在进行飞行的过程中起到平衡对称的作用，第三个支点即前轮，位于机身前部；后三点式起落架（如图2）的两个支点即主轮，对称安装在飞机重心的前面，在飞机的后面安置第三个支点。
（图1前三点式起落架示意图）（图2 后三点式起落架示意图）前三点飞机起落架存在着很多便利，首先，在飞机要着陆的情况下，前三点起落架可以保证飞机安全着陆。
飞机在进行着陆时，如果速度过快，，那么在飞机后面轮子接触地面时，则前三点飞机起落架会发挥出自己的优势作用，它会使得飞机不发生蹦跳的现象，这便为飞机的安全着陆上上了一道保险杠，使得飞机的安全系数大大增加了，当有风的时候，它会使得飞机侧着风安全着陆，如果下完雨或者雪的天气，它在进行着陆的情况下，不会产生倒立或者侧翻的危险。
而且它最大的优点可以减少飞机跑道的长度，这样可以减少不少成本。
当然它也存在很多缺点，它的明显缺点便是起落架进行安排时不太灵活，占据空间比较大，留给飞机其他地方空间比较少，它不能很好的利用风的推力来进行起飞，在起飞的过程中，要求飞机起飞跑道必须平整，否则，容易发生一系列的故障，所以在遇到障碍物的情况下，它的应急能力比较差。
后三点式飞机起落架也有很多优点以及缺点，它最明显的优点便是在安装的过程中比较容易一些，比较省事，将它与前三点飞机起落架比较，它的结构以及尺寸等方面都比较简单，在后三点式飞机起落架飞机着陆的情况下，整个飞机的轮子会同时接触地面，这样比较平稳一些，而且可以利用速的阻力来进行飞机着陆时减速，这样可以减少跑道的长度。
整体来说，后三点式飞机起落架安装在飞机上要比前三点式飞机起落架安装在飞机上更加平稳一些。
它也同样存在一些缺点，它的最大缺点便是便是在跑道上不能进行紧急制动，否则容易发生侧翻（俗称拿大顶）。
这种情况下，明显的降低了整个飞机临时处理事故的机动能力。
无论是哪种起落架，它们所起的作用是一致的，都是吸收滑行和着陆过程中的载荷。
飞机起落架承受的外载荷主要有：着陆撞击载荷、滑跑冲击载荷、刹车载荷和地面静态载荷。
（图3）为飞机三点式起落架的着陆撞击载荷示意图：图3 三点式着陆撞击载荷示意图（图4）为飞机的滑跑冲击载荷示意图：图4 滑跑冲击载荷示意图我们通过查阅资料，可以获得一些信息，在上个世界五十年代到上个世纪90年代，喷气式飞机发生了1408起飞行事故。
由于起落架的问题引起的事故占这些事故当中的比例为32.4%，这个比例是非常大的，排在众多事故当中的首位，世界上最大的飞机制造公司波音飞机公司专门进行过一些数据统计，它们根据数据进行分析，得出了一些事故的主要原因便是构的裂纹和疲劳断裂造成的。
很多国家为此做过一些实验，看一下到底问题出现在哪些地方，不同的飞行出现不同的问题2]，很多情况下，随着巨大的冲击波，会使得人的心脏以及心脑血管受不了，所以必须要进行合适的改进来增加飞机的安全以及舒适性能。
我们从其他方面来看待这个问题，在进行缓冲器的设计过程中，必须要从缓冲性能出发，增加起落架缓冲效率，提高起落架的安全性能，能够使得它对于一些冲击波进行吸收以及转化，尽量减少冲击波。
起落架的缓冲装置由轮胎和缓冲器组成。
缓冲原理的实质是：产生尽可能大的变形来吸收撞击动能，来减小物体收到的撞击力；尽快的消散能量，使物体碰撞后的颠簸跳动迅速停止。
起落架缓冲器主要有固体弹簧缓冲器、油液缓冲器和油气式缓冲器等多种类型，而油气式缓冲器是现代飞机的主流造型。
1.2 设计方法在本次飞机起落架缓冲器设计过程中，。
起落架缓冲器设计方法一直是一个受到关注研究课题，即使不计机体柔性而将机体视为刚体，在进行起落架的一些参数设计时，我们通常使用的办法是使用我们以往的经验来设定这些参数，在进行起落架缓冲器设计时，我们应当按照设计出重量小的、结构紧凑、性能好的原则来进行设计，以便我们设计出的缓冲器是具有挑战性的创造工作[3]。
在进行设计的过程中，我们需要对于一些问题进行思考以及验证，主要对于飞机起落架缓冲器过载限制条件进行验证，还需要对于一些参数进行验证，主要是为了设计的简单而且有效果，需要对于一些参数进行校验，选择出合适的参数来进行设计，需要确保设计的简单通俗一下，还需要研究飞机的起飞时间、距离、路程等核心问题。
2 起落架缓冲器的力学模型2.1 起落架缓冲器的力学模型油气式缓冲器是现代飞机最常用的缓冲器，其典型结构如图5所示1—反弹腔；2—油孔支承器；3—空气阀；4—上腔（气体）；5—油；6—油孔；7—上轴套；8—反弹阀；9—限油针杆；10—密封； 11—下轴套；12—活塞13—轮轴图 5 油—气缓冲器结构图当飞机着陆撞击或滑跑时，缓冲器活塞杆受压迫使油液流过油孔进入上腔，一方面引起上腔气体体积变化而改变气体压力，另一方面油液流过油孔形成阻尼力。
缓冲器由于受弯矩作用而使上、下套筒间有摩擦力，缓冲器的设计要求上、下套筒间的摩擦力小于缓冲器轴向力的5%。
参见图6缓冲器力 F 可以表示成=F h P (a i A A -)+a P (p a A A -)+p a A P f F (2-1) 式中 i A 为活塞杆内截面积，a A 为活塞杆外截面积，p A 为限油针杆截面积，h P 为油液压力，a P 为气体压力，f F 为上、下套筒间的摩擦力。
此式也可以写成f h a f p i a h a a F F F F A A P P A P F ++=+--+=))(( (2-2）式中a a a A P F =为缓冲器上腔气体弹力，h F =(a h P P -)(p i A A -)=(a h P P -)h A为缓冲器油孔阻力，其中 h A =(p i A A -)为有效压油面积。
图6 油—气缓冲器原理图2.2 起落架缓冲器的油孔处的阻力缓冲器油孔液压阻力起源于与油液流过油孔时油孔两侧的压力差。
通常情况下油气式缓冲器油孔面积远小于活塞面积（油孔面积为活塞面积的 1%-2%），通过油孔的油液流速及雷诺数都较大。
参见文献[4]，假设油气式缓冲器油液为不可压流体，运用流体运动的连续方程和小孔流量方程，有 )(2a h n d h P P A C s A Q -==ρ(2-3)缓冲器油孔阻力公式h a h h A P P F )(-=可得到缓冲器的油孔液压阻力h F 为 222||)(2||3s ss s A C A s s F n d h h ςρ== (2-4) 式中S为缓冲器行程，ρ为油液密度，p o n A A A -=为有效过油面积（o A 为油孔面积）h A 为有效压油面积，d C 为油孔流量系数，23)(2n d hA C A ρς=为油孔阻力系数。
上式被广泛应用于油气式缓冲器油孔液压阻力的分析计算中。
2.3 起落架缓冲器外筒作用力文献[5]将缓冲器外筒视为刚体，缓冲器上部质量块与下部质量块的运动在着陆过程中的不同时段用不同的动力学方程描述，求解时需要确定分段时间点，在不同时段，采用不同的处理方法，有时采用理论解法，有时采用数值解法，比较麻烦。
文献[6]将缓冲器外筒视为弹性体，着陆过程用统一的动力学方程描述，采用数值解法，方法简明高效。
缓冲器外筒作用力v F 表达式为⎪⎩⎪⎨⎧>-<<≤)()()0(0)0(max max max s s s s k s s s s k F strut strut v S 为缓冲器行程，max S 为缓冲器允许最大行程，strut K 缓冲器外筒变形弹性常数。
3 起落架缓冲器设计3.1 起落架缓冲器设计要求一般的起落架缓冲装置在性能方面应满足以下几点要求：(1）当飞机的缓冲装置已经达到极限的过程中，它需要吸收大量的能量来实现缓冲的作用，需要尽量确保缓冲装置能够接收足够多的缓冲作用力，如果缓冲装置吸收缓冲作用力的能力不够大，那么在飞机进行起飞的过程中，则容易产生一些缓冲作用力，使得飞机飞起来颠簸一些，产生一些不舒适的感觉。
(2）缓冲装置还需要能够处理掉因为缓冲作用力而产生的热量，我们通过查阅资料，不难发现，如果缓冲装置能够越多的吸收热量，那么会使得飞机在起飞与降落的过程中越平稳一些。
(3）缓冲装置在进行压力过程中，应当具备它承受的载荷作用力越来越大，要求它能够将载荷进行转化，如果缓冲装置承受的载荷过小，那么随着时间的增加，飞机的很多其他零部件结构会遭到一定程度的损坏。
(4）缓冲装置还需要能够接收一定力的撞击能力，因为它需要应对一些紧急突发情况，这就需要进行一些相应的设计。
(5）缓冲装置还需要进行一系列的保护装置，因为它会裸露在外部，经常受到风吹日晒，所以为了增加它的使用寿命，需要进行保护装置。
3.2 双气式缓冲器原理双气式缓冲器结构如图7所示，它的工作原理非常简单，当活塞进行上下推动的过程中，使得A 室和C 室的体积变小，而且会让C 油液经过相关的装置系统进入D 室，A 室会有一部分油经过相关的装置进入到B 室，另一部分会经过相关装置流入D 室。
这种情况下会让气体得到压缩，气体的压力由于体积变小而获得增加，这种情况下便会产生一系列的压力能量，由于压力能量的产生，会使得撞击力降低。
而且油由于流动的过程中，产生了一系列的摩擦力，这部分摩擦力会减少一些其他力的产生。
在第一阶段运动过程结束之后，内筒与浮动活塞接触，这个时候飞机产生的下沉动能没有被完全吸收掉和消耗掉，飞机继续下沉，在进行相关的高压气体克服之后，迫使内筒带着浮动活塞一起向上运动，开始减震支柱的第二个行程，由于体积减少的原因，会使得气缸内的压力压强继续增大，于是减震支柱（图8）吸收飞机下沉动能的能力增强，低压油气室的油液继续流动消耗飞机的下沉动能。
减震支柱减少的过程中，由于高低压气室的气体作用力之和大于减震支柱向下的冲击载荷，减震支柱开始伸张。
伸张过程与压缩过程相反。
减震支柱经过若干次压缩和伸张行程后，在进行工作的时候，飞机起落架缓冲装置会吸收一些热量，会使得由于油体流动产生的热量减少，减震支柱会使得震动持续减弱，使得飞机的颤抖越来越弱平稳性获得增强。
