起落架的振動(dòng)控制

1、飛機(jī)起落架的振動(dòng)控制姓名學(xué)號(hào)摘要 飛機(jī)在降落的過程中，由于巨大的沖擊力，會(huì)導(dǎo)致起落架振動(dòng)加劇，破壞其平穩(wěn)性，使乘客感到不舒適，甚至危及行車安全。為此需在機(jī)體和道路之間引入阻尼元件（減振器），并將其與彈性支承并聯(lián)安裝達(dá)到衰減振動(dòng)的目的。傳統(tǒng)被動(dòng)起落架不能適應(yīng)負(fù)載的激勵(lì)和不斷變化的沖擊激勵(lì)，因此開發(fā)一種能夠根據(jù)路面情況和飛機(jī)運(yùn)行的狀態(tài)的變化、實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)其特性，既能保持飛機(jī)操作穩(wěn)定性，又能使飛機(jī)的乘坐舒適性和操作穩(wěn)定性，非常適用于飛機(jī)起落架系統(tǒng)的特點(diǎn)，在磁場(chǎng)作用下，它能在液態(tài)和類固態(tài)之間進(jìn)行快速轉(zhuǎn)化。 同時(shí)轉(zhuǎn)化的過程是可控、可逆的。 具有在外加磁場(chǎng)作用下快速可逆地改變流體性能的特點(diǎn)。 磁流變液與過去常

2、用的電流變液相比，具有許多優(yōu)點(diǎn): （1）屈服應(yīng)力更大（2)溫度范圍寬（3）穩(wěn)定性好（4）在裝置中用量較小，使用裝置緊湊、質(zhì)量更輕（5)安全性高，因而可以廣泛應(yīng)用于航空航天、機(jī)械工程、飛機(jī)工程、精密加工工程、控制工程等 領(lǐng)域。 關(guān)鍵詞：磁流變、起落架、減震器 7第一章 起落架落振的基本特點(diǎn)磁流變阻尼器做為半主動(dòng)控制起落架減震器的執(zhí)行元件，以磁流變液為介質(zhì)，通過對(duì)輸入電流的控制，使其外加磁場(chǎng)強(qiáng)度發(fā)生改變，進(jìn)而可在毫秒級(jí)使磁流變液的流變性能發(fā)生變化，實(shí)現(xiàn)流體與半固體之間的轉(zhuǎn)變，從而能夠提供可控阻尼力，其具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制方便、響應(yīng)迅速、消耗功率小和輸出力大等優(yōu)點(diǎn)。目前國(guó)內(nèi)對(duì)雙筒式磁流變阻尼器的設(shè)計(jì)以

3、及結(jié)構(gòu)優(yōu)化的理論研究十分的必要的起落架振動(dòng)的基本特點(diǎn)：通常將機(jī)車架（或承載式機(jī)身）與車橋（機(jī)輪）之間的一切傳力聯(lián)結(jié)裝置稱為飛機(jī)起落架，而彈性支承系統(tǒng)（彈簧裝置）和阻尼元件（減振器）是飛機(jī)起落架系統(tǒng)的主要組成部件，其作用是：支撐機(jī)體重量；通過隔離機(jī)體對(duì)路面的激勵(lì)及控制機(jī)輪與機(jī)體的共振，提供足夠平順性；使飛機(jī)能夠盡量地跟隨路面性能，因而避免機(jī)輪與路面附著力的損失，提供良好的路面操縱性能（穩(wěn)定性）；抵消空氣動(dòng)力、負(fù)荷、制動(dòng)力及轉(zhuǎn)向力的變化，同時(shí)減少動(dòng)載荷引起的零部件損壞。本文將飛機(jī)起落架的振動(dòng)簡(jiǎn)化為單自由度衰減振動(dòng)，如圖所示：起落架落振控制采取的措施有：傳統(tǒng)上采用油液控制，現(xiàn)在普遍采用基于新型磁流變

4、阻尼減震器的半主動(dòng)振動(dòng)控制。新型磁流變阻尼減震器又包含：新型雙向調(diào)節(jié)磁流變阻尼器和新型全通道有效磁流變阻尼器。第二章 振動(dòng)控制方法及其介紹2.1 磁流變阻尼器的工作模式磁流變阻尼器是基于磁流變體的可控特性的一種新型阻尼器。目前，直線運(yùn)動(dòng)的磁流變阻尼器都是基于流動(dòng)模式（閥式）、剪切模式和擠壓模式三種工作模式進(jìn)行設(shè)計(jì) 2.1.1 流動(dòng)模式流動(dòng)工作模式如圖2-1(a)所示，在兩固定不動(dòng)的極板間充滿磁流變體，外加磁場(chǎng)穿過極板垂直作用于兩極板之間的磁流變體，使磁流變體的流動(dòng)性能發(fā)生變化，從而使推動(dòng)磁流變體流動(dòng)的活塞所受的阻力發(fā)生變化，達(dá)到外加磁場(chǎng)控制阻尼力的目的。2.1.2 剪切模式剪切工作模式如圖2-

5、1(b)所示，在兩相對(duì)運(yùn)動(dòng)的極板間充滿磁流變體，外加磁場(chǎng)穿過極板垂直作用于兩極板之間的磁流變體，使磁流變體的流動(dòng)性能發(fā)生變化，從而使推動(dòng)磁流變體流動(dòng)的活塞所受的阻力發(fā)生變化，達(dá)到外加磁場(chǎng)控制阻尼力的目的。2.1.3 擠壓模式 擠壓工作模式如圖2-1(c)所示，兩極板間充滿磁流變體，磁流變體受極板擠壓向四周流動(dòng)，外加磁場(chǎng)穿過極板垂直作用于兩極板之間的磁流變體，極板的運(yùn)動(dòng)方向與外加磁場(chǎng)方向平行，使磁流變體的流動(dòng)性能發(fā)生變化，從而使推動(dòng)磁流變體流動(dòng)的活塞所受的阻力發(fā)生變化，達(dá)到外加磁場(chǎng)控制阻尼力的目的。利用擠壓工作模式可以設(shè)計(jì)行程較小的阻尼器等磁流變器件。2.1.4 混合模式以上是磁流變阻尼器三種基

6、本的工作模式，通常也將這幾種基本模式混合應(yīng)用。剪切工作模式的磁流變阻尼器的粘滯阻尼力所占比例較小，而由磁場(chǎng)引起得到的屈服力較大，因此阻尼力的可調(diào)范圍比較大，但是所提供的總阻尼力相對(duì)較小；流動(dòng)工作模式的磁流變阻尼器的粘滯阻尼力所占比例較大，阻尼力可調(diào)倍數(shù)小，但是提供的總阻尼力相對(duì)較大。因此在實(shí)際的應(yīng)用中，常常將剪切工作模式和流動(dòng)工作模式混合起來形成混合工作模式（剪切閥式）?；旌瞎ぷ髂Ｊ讲捎妙愃苹钊资降慕Y(jié)構(gòu)，活塞與缸體內(nèi)壁間存在環(huán)形間隙，按結(jié)構(gòu)可分為單出桿活塞缸結(jié)構(gòu)和雙出桿活塞缸結(jié)構(gòu)，分別如圖2-3（a）、（b）所示。電磁線圈可繞活塞上或缸體外側(cè)。(a)(b)圖2-3 混合工作模式采用單出桿活塞

7、缸結(jié)構(gòu)，因活塞桿在缸體內(nèi)所占容積有變化，需要考慮活塞桿的體積補(bǔ)償，可在缸體內(nèi)安裝充有氮?dú)獾男钅芷?，或在無桿端采用皮囊作端蓋；另外活塞桿在缸體中處于懸臂狀態(tài)，穩(wěn)定性差，因而需要設(shè)計(jì)良好的活塞桿支承和導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，并有限制外載作用方向的措施。采用雙出桿活塞缸結(jié)構(gòu)，則不需要考慮活塞桿體積補(bǔ)償問題，且活塞桿的穩(wěn)定性也好。2.2 磁流變阻尼器的基本結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)的筒式減振器相比，磁流變減振器的特點(diǎn)是其阻尼力不只取決于活塞運(yùn)動(dòng)速度，而主要通過控制在內(nèi)外筒間所施加的電壓來控制阻尼力的大小。由于磁流變減振器中不設(shè)置節(jié)流面積可變的節(jié)流閥其抗機(jī)械磨損的性能大大提高。圖（1.8）是L0rd公司生產(chǎn)的用于飛機(jī)座椅振動(dòng)控制的典

8、型的磁流變減振器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，其結(jié)構(gòu)與單筒式充氣減振器極為相似。從空心的活塞桿中引入導(dǎo)線控制磁場(chǎng)變化，磁場(chǎng)變化可以改變從工作活塞軸向孔隙中流過的磁流變液的粘度，進(jìn)而改變阻尼力的大小。圖1.8 磁流變減振器結(jié)構(gòu)示意圖1-上吊環(huán)； 2-連接電纜； 3-導(dǎo)向座； 4-密封圈； 5-工作缸； 7-活塞桿；8-墊圈； 9-活塞； 10-線圈； 11-線圈外套； 12-墊圈； 13-螺母； 14-0型密封圈；15-浮動(dòng)活塞；16-密封氣室； 17-下吊環(huán)；第三章 振動(dòng)控制的分類振動(dòng)控制具體措施分為：隔振、阻振、吸振、消振赫結(jié)構(gòu)動(dòng)力修改等。本文中介紹的基于磁流變阻尼減震器屬于吸振的分類。在飛機(jī)降落著地的過程中

9、將沖擊動(dòng)能轉(zhuǎn)化為在的阻尼勢(shì)能。吸收了振動(dòng)的能量，是飛機(jī)平穩(wěn)著陸，減輕了起落架的磨損和產(chǎn)生斷裂危險(xiǎn)的幾率。第四章 結(jié)語本文介紹了飛機(jī)起落架振動(dòng)的基本特點(diǎn)，分析了振動(dòng)產(chǎn)生的原因。列舉了振動(dòng)控制所采取的措施，重點(diǎn)闡述了基于磁流變阻尼減震器的工作原理和結(jié)構(gòu)。 參考文獻(xiàn)1 Rabinow J. The Magnetic Fluid ClutchJ.AIEE Transactio，1948， Vol.67:13081315.2 潘勝，吳建德等.磁流變液的屈服應(yīng)力與溫度效應(yīng)J.功能材料，1997，Vol.28(2):264266.3 周剛毅.一種測(cè)量磁流變液流變特性的系統(tǒng)研制J.機(jī)械科學(xué)與技術(shù)，1998，V

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