CN112173158A - 一种轮式起落架直升机着陆/舰载荷计算方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于直升机结构强度设计技术领域，公开了一种轮式起落架直升机着陆/舰载荷计算方法，所述方法包括：S1，获取无阻力着陆/舰状态下起落架的载荷，所述起落架的载荷包含航向载荷、垂向载荷、侧向载荷；S2，获取直升机起降面的滚动摩擦系数和滑动摩擦系数；S3，确定直升机着陆/舰时的状态，结合无阻力着陆/舰状态下起落架的载荷，以及直升机起降面的滚动摩擦系数和滑动摩擦系数，确定直升机障碍有阻力着陆/舰时的状态对应的起落架载荷。以全面考虑轮式起落架直升机的着陆/舰状态，获得由于起降面不平度等外部因素影响下的载荷，同时确定该载荷在着陆/舰谱中的时间比例，以此作为起落架及连接结构静强度及疲劳强度设计的依据。

Description

一种轮式起落架直升机着陆/舰载荷计算方法
技术领域
本发明属于直升机结构强度设计技术领域，具体涉及一种轮式起落架直升机着陆/舰载荷计算方法。
背景技术
直升机着陆/舰载荷具有动态特点，其工况和大小取决于起落架的构型、缓冲器性能、着陆/舰条件、起降面的不平度及粗糙度等因素。
目前直升机着陆/舰载荷的确定主要依据落震试验结果，以及国军标及适航条款中所规定的着陆/舰状态与计算方法。
现有计算方法考虑了直升机多种着陆/舰姿态下的载荷，但对于外部因素，如起降面不平度对载荷的影响并未考虑。起降面不平度对着陆/舰载荷的影响程度与起落架构型及机轮是否锁死有关。如果着陆/舰时机轮处于锁死状态，此时起降面不平将会在机轮触底点产生一个较大的航向载荷，这种类似有障碍的阻力着陆/舰状态往往是摇臂式起落架，尤其是横摇式起落架严重受载情况之一，而现有计算方法未考虑这种类似障碍有阻力的着陆/舰状态。
发明内容
本发明的目的是提供一种轮式起落架直升机着陆/舰载荷计算方法，以全面考虑轮式起落架直升机的着陆/舰状态，获得由于起降面不平度等外部因素影响下的载荷，同时确定该载荷在着陆/舰谱中的时间比例，以此作为起落架及连接结构静强度及疲劳强度设计的依据。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案予以实现。
一种轮式起落架直升机着陆/舰载荷计算方法，所述方法包括：
S1，获取无阻力着陆/舰状态下起落架的载荷，所述起落架的载荷包含航向载荷、垂向载荷、侧向载荷；
S2，获取直升机起降面的滚动摩擦系数和滑动摩擦系数；
S3，确定直升机着陆/舰时的状态，结合无阻力着陆/舰状态下起落架的载荷，以及直升机起降面的滚动摩擦系数和滑动摩擦系数，确定直升机障碍有阻力着陆/舰时的状态对应的起落架载荷。
本发明技术方案的特点和进一步的改进为：
(1)直升机着陆/舰时的状态包含：起落架机轮着陆/舰时的状态，以及直升机是否带前飞速度。
(2)当起落架机轮着陆/舰时的状态为不锁状态，以及直升机带有前飞速度；
起落架上的垂向载荷、侧向载荷与无阻力着陆/舰状态下起落架的垂向载荷、侧向载荷相等；
起落架上的航向载荷Fx＝μ滚动×Fz，其中，Fz表示无阻力着陆/舰状态下起落架的垂向载荷，μ滚动表示直升机起降面的滚动摩擦系数。
(3)当起落架机轮着陆/舰时的状态为锁死状态，以及直升机不带前飞速度；
起落架上的垂向载荷、侧向载荷与无阻力着陆/舰状态下起落架的垂向载荷、侧向载荷相等；
起落架上的航向载荷Fx＝μ滑动×Fz，其中，Fz表示无阻力着陆/舰状态下起落架的垂向载荷，μ滑动表示直升机起降面的滑动摩擦系数。
(4)两点着陆/舰状态下：直升机障碍有阻力着陆/舰时的状态占比为15％，无阻力着陆/舰状态占比为85％。
(5)三点着陆/舰状态下：直升机障碍有阻力着陆/舰时的状态占比为15％，无阻力着陆/舰状态占比为85％。
(6)滑动摩擦系数μ滑动取值在0.3-0.8之间。
(7)滚动摩擦系数μ滚动取值小于0.1。
本发明通过上述技术方案充分考虑起降面不平度等外部因素对载荷的影响，避免起落架与部分机体结构的强度设计存在风险。
附图说明
图1为本方法确定的着陆/舰载荷与传统方法获得的严重载荷对比示意图。
具体实施方式
本发明实施例提供一种轮式起落架直升机着陆/舰载荷计算方法，所述方法包括：
获取无阻力着陆/舰状态下起落架载荷，所述起落架的载荷包含垂向载荷与侧向载荷；
获取直升机起降面的滚动摩擦系数和滑动摩擦系数，摩擦系数可通过试验或经验确定：滚动摩擦系数μ滚动值小于0.1，滑动摩擦系数μ滑动值在0.3-0.8之间；
确定直升机着陆/舰时的状态，结合无阻力着陆/舰状态下起落架的载荷，以及直升机起降面的滚动摩擦系数和滑动摩擦系数，确定直升机障碍有阻力着陆/舰时对应的起落架载荷：
当着陆/舰时起落架机轮为不锁状态，以及带有前飞速度；起落架上的垂向载荷、侧向载荷与无阻力着陆/舰状态下起落架的垂向载荷、侧向载荷相等；
起落架上的航向载荷Fx＝μ滚动×Fz，其中，Fz表示无阻力着陆/舰状态下起落架的垂向载荷，μ滚动表示直升机起降面的滚动摩擦系数。
当着陆/舰时起落架机轮为锁死状态，以及不带前飞速度；起落架上的垂向载荷、侧向载荷与无阻力着陆/舰状态下起落架的垂向载荷、侧向载荷相等；
起落架上的航向载荷Fx＝μ滑动×Fz，其中，Fz表示无阻力着陆/舰状态下起落架的垂向载荷，μ滑动表示直升机起降面的滑动摩擦系数。
上述计算方法适用于对称着陆/舰(两点水平、三点水平)及非对称着陆/舰(侧移、低头或抬头等)下的障碍有阻力着陆/舰状态下的载荷计算。因非对称着陆/舰状态起落架垂向载荷小于对称状态，因此，在实际应用时，仅考虑对称着陆状态可覆盖其非对称着陆/舰情况下的严重受载情况。
确定障碍阻力着陆/舰工况对起落架疲劳寿命的影响。依据上述步骤确定载荷大小后，还需确定该工况作用次数ni(次/h)。在各种对称或者非对称着陆/舰状态下：障碍有阻力着陆/舰时的状态占比为15％，无阻力着陆/舰状态占比为85％。因此，障碍有阻力着陆/舰作用次数ni＝n*15％，其中n为依据着陆/舰谱所确定的对称或非对称状态着陆/舰的作用次数。
下面结合在某型号中的应用实例，对本发明做进一步详细说明。
[1]获得无阻力情况下的着陆/舰载荷,如表1所示；
[2]获得起降面的滑动摩擦系数μ滑动，根据试验，地面的滑动摩擦系数μ滑动＝0.3，舰面的滑动摩擦系数μ滑动＝0.5；
[3]确定直升机着陆/舰时的状态：着陆/舰时起落架机轮为锁死状态，以及不带前飞速度，因此，根据本方法，起落架垂向载荷、侧向载荷等于无阻力状态下的垂向载荷、侧向载荷，其航向载荷Fx＝μ滑动×Fz，如表1所示。
表1某主起落架着陆载荷示意
Figure BDA0002700438410000041
本方法确定的着陆/舰载荷与传统方法获得的严重载荷进行对比(见图1)，可见，如果不考虑该障碍有阻力状态，将会遗漏掉起落架及周围连接部段的最严重受载情况。
[4]先获得各对称或者非对称状态每小时的循环次数，如三点水平着陆的作用次数为0.283次/h，再根据技术方案步骤[4]中确定的15％的时间比例，得到障碍有阻力工况的作用次数为ni＝0.283×15％＝0.042次/h。表2中显示着陆载荷谱的部分数据。
表2某主起落架着陆载荷谱
Figure BDA0002700438410000051
本发明技术方案提供一种起落架着陆/舰载荷计算方法，以全面考虑轮式起落架的着陆/舰工况，并获得由于起降面不平度等外部因素影响下的载荷，同时确定该载荷在着陆/舰谱中的时间比例，以此作为起落架及连接结构静强度及疲劳强度设计的依据。

Claims (8)

1.一种轮式起落架直升机着陆/舰载荷计算方法，其特征在于，所述方法包括：
S1，获取无阻力着陆/舰状态下起落架的载荷，所述起落架的载荷包含航向载荷、垂向载荷、侧向载荷；
S2，获取直升机起降面的滚动摩擦系数和滑动摩擦系数；
S3，确定直升机着陆/舰时的状态，结合无阻力着陆/舰状态下起落架的载荷，以及直升机起降面的滚动摩擦系数和滑动摩擦系数，确定直升机障碍有阻力着陆/舰时的状态对应的起落架载荷。
2.根据权利要求1所述的一种轮式起落架直升机着陆/舰载荷计算方法，其特征在于，直升机着陆/舰时的状态包含：起落架机轮着陆/舰时的状态，以及直升机是否带前飞速度。
3.根据权利要求2所述的一种轮式起落架直升机着陆/舰载荷计算方法，其特征在于，当起落架机轮着陆/舰时的状态为不锁状态，以及直升机带有前飞速度；
起落架上的垂向载荷、侧向载荷与无阻力着陆/舰状态下起落架的垂向载荷、侧向载荷相等；
起落架上的航向载荷Fx＝μ滚动×Fz，其中，Fz表示无阻力着陆/舰状态下起落架的垂向载荷，μ滚动表示直升机起降面的滚动摩擦系数。
4.根据权利要求2所述的一种轮式起落架直升机着陆/舰载荷计算方法，其特征在于，当起落架机轮着陆/舰时的状态为锁死状态，以及直升机不带前飞速度；
起落架上的垂向载荷、侧向载荷与无阻力着陆/舰状态下起落架的垂向载荷、侧向载荷相等；
起落架上的航向载荷Fx＝μ滑动×Fz，其中，Fz表示无阻力着陆/舰状态下起落架的垂向载荷，μ滑动表示直升机起降面的滑动摩擦系数。
5.根据权利要求1所述的一种轮式起落架直升机着陆/舰载荷计算方法，其特征在于，两点着陆/舰状态下：直升机障碍有阻力着陆/舰时的状态占比为15％，无阻力着陆/舰状态占比为85％。
6.根据权利要求1所述的一种轮式起落架直升机着陆/舰载荷计算方法，其特征在于，三点着陆/舰状态下：直升机障碍有阻力着陆/舰时的状态占比为15％，无阻力着陆/舰状态占比为85％。
7.根据权利要求4所述的一种轮式起落架直升机着陆/舰载荷计算方法，其特征在于，滑动摩擦系数μ滑动取值在0.3-0.8之间。
8.根据权利要求3所述的一种轮式起落架直升机着陆/舰载荷计算方法，其特征在于，滚动摩擦系数μ滚动取值小于0.1。
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