某型無人機前起落架擺振分析

王格 何樂儒

摘要：起落架擺振是指飛機在著陸滑跑時前起落架機輪（或主起落架機輪）所發生的偏離機輪中立位置，同時在側向和扭轉方向出現劇烈的相互耦合運動的振動現象。在擺振設計中，應該選擇合適的起落架參數，使得在整個滑跑參數范圍內，機輪是擺振穩定的，并具有充分的穩定裕度。但是，單純地依靠起落架本身的結構參數，往往不足以防止擺振。例如，穩定距增大到一定程度可以防止擺振，但對起落架受載和轉彎操縱非常不利。迄今為止，防止擺振最有效的方法是減擺器裝置。該文對某型無人機前起落架進行擺振分析，并驗證減擺器的可行性。

關鍵詞：起落架擺振 減擺器裝置 減擺阻尼 無人機

中圖分類號：V217 ? ? 文獻標識碼：A ? 文章編號：1672-3791（2021）12（a）-0000-00

Vibration Analysis of the Front Landing Gear of a Certain Type of UAV

WANG GeHE Leru

（Department of Aircraft， Chinese Flight Test Establishment， Xi’an， Shaanxi Province， 710089 China）

Abstract： Landing gear shimmy refers to the deviation of the front landing gear wheel （or the main landing gear wheel） of the aircraft from the neutral position of the wheel when the aircraft is landing. The vibration phenomenon of violent mutual coupling movement occurs in the lateral and torsional directions. In the shimmy design， appropriate landing gear parameters should be selected so that the wheel is shimmy stable and has a sufficient stability margin within the range. However， relying on the structural parameters of the landing gear itself is often insufficient to prevent shimmy. For example， increasing the stability distance to a certain extent can prevent shimmy， but it is very unfavorable to the loading of the landing gear and the turning maneuvering. So far， the most effective way to prevent shimmy is the damper device. This article analyzes the front landing gear of a certain type of UAV and verifies the feasibility of the damper.

Key Words： Landing gear shimmy; Damper device; Damping;Unmanned aerial vehicle

擺振現象的研究起源于法國學對汽車前輪擺振[1]的研究，近些年航空業的發展使得飛機起落架的擺振問題成為飛機設計中的熱點[2]。Moreland[3]和Smiley[4]分別針對彈性輪胎的力學性能對擺振影響提出了不同的輪胎變形假設——輪胎點接觸理論和張線理論，這兩種模型也成為了沿用至今的兩種經典擺振輪胎理論。后來學者們認識到除了輪胎的力學性能之外，機輪的間距[5]、側向剛度[6]、機輪的轉動慣量與支撐重量同樣影響起落架的穩定性。國內外學者開展了一系列對飛機起落架擺振問題的研究。Daniel J[7]通過自適應特征結構分配理論探索避免起落架擺振的方法。馮飛、常正與聶宏[8]采用分岔分析起落架的結構參數與幾何參數對擺振穩定性產生的影響，研究防擺阻尼[9]中各因素的作用，分析了擺振的極限環頻率、過渡狀態的擺振各自由度振動頻率，建立了考慮機身運動與彈性的全機擺振動力學模型。該文對某型無人機前起落架的進行擺振分析計算，并驗證減擺器的可行性。

2 ?結語

該文針對某型無人機前起落架進行擺振分析，首先進行了靜態壓縮載荷和動態載荷下輪胎參數的計算，并以此推出了無因次參數和防擺必需的阻尼系數，最終得出了前起落架的最小當量線性阻尼公式，從起落架減擺所需阻尼和減擺器提供的阻尼進行論證，具有2.03倍的安全系數，表明該型無人機的前起落架和其減擺器的設計具有可行和可靠性。

參考文獻

[1] 張寧，殷國棟，陳南，等.車輛動力學中的擺振問題研究現狀綜述[J].機械工程學報，2017（14）：16-28.

[2] 高雅.起落架擺振適航的試驗與試飛審查研究[D].南京：南京航空航天大學，2017.

[3] MORELAND W J.Landing-gear vibration[R].Wright Air Development Center Wright Field Oh， 1951.

[4] ?SMILEY R F . Correlation， Evaluation， and Extension of Linearized Theories for Tire Motion and Wheel Shimmy[J].Technical Report Archive & Image Library，1956，241（1）：137-186.

[5] 馮飛，羅波，張策，等.輪間距與雙輪共轉對飛機起落架擺振的影響分析[J].振動與沖擊，2019，38（6）：212-217.

[6] 田靜，王恕浩.飛機前輪擺振影響因素分析[J].機械設計，2019（7）：52-57.

[7] LAPORTE D J，LOPES V，BUENO D D.An Approach to Reduce Vibration and Avoid Shimmy on Landing Gears Based on an Adapted Eigenstructure Assignment Theory[J].Meccanica，2020，55（1）：7-17.

[8] 馮飛，常正，聶宏.飛機柔性對前起落架擺振的影響分析[J].航空學報，2011（12）：2227-2235.

[9] 劉勝利，劉小川，牟讓科.Taguchi方法在飛機起落架擺振特性對設計參數靈敏度分析中的應用[J].振動工程學報，2020（4）：750-755.