綠色航空已經(jīng)成為國際航空領域迫切關注的話題。為了解決民用飛機滑行時間多年來顯著上升且未來仍將上升的問題,設計一種大型民用飛機綠色滑行機輪電驅(qū)動系統(tǒng),使用輔助動力裝置供電,驅(qū)動安裝在前起落架或主起落架的動力機輪,牽引飛機無需主發(fā)動機就可實現(xiàn)自主滑行。綠色滑行系統(tǒng)的優(yōu)勢包括節(jié)省燃油和維修成本,減少碳排放量和噪音污染,提高停機坪的安全性和提高滑行精度等。針對C919單通道民用飛機滑行時發(fā)動機效率低、油耗高、污染大等問題,建立民用飛機綠色滑行機輪電驅(qū)動系統(tǒng)總體架構(gòu),開展綠色滑行系統(tǒng)電驅(qū)動及綜合控制策略研究,并完成綠色滑行系統(tǒng)中各部件和各子系統(tǒng)的初步集成。設計適用于民用飛機的新型機輪電驅(qū)動系統(tǒng),進行大功率大轉(zhuǎn)矩電機選型,并進行機輪電驅(qū)動裝置的行星齒輪組參數(shù)優(yōu)化。為了等效模擬動力機輪在民用飛機滑行過程中的實際載荷,設計兩種轉(zhuǎn)動慣量和阻力加載方案:第一種方案對小型通用飛機用質(zhì)量塊模擬機體質(zhì)量加載,第二種方案對大型民用飛機用變轉(zhuǎn)動慣量飛輪模擬機體質(zhì)量加載。機輪電驅(qū)動裝置無需使用主發(fā)動機或拖車就可以提供滑行能力。建立六自由度機體、起落架支柱、動力機輪的數(shù)學模型,分析包含綠色滑行系統(tǒng)的民用飛機的地面操縱特性。用準定常方法計算輪胎側(cè)向力和回正力矩從而分析側(cè)滑。在聯(lián)合仿真平臺中分析全機的地面轉(zhuǎn)彎動力學響應,對比兩側(cè)主輪同步驅(qū)動模式、僅外側(cè)主輪驅(qū)動模式、前輪驅(qū)動模式、兩側(cè)主輪差速驅(qū)動模式四種滑行模式的地面轉(zhuǎn)彎動力學響應,得到三個結(jié)論:綠色滑行系統(tǒng)可以實現(xiàn)飛機原地轉(zhuǎn)彎;兩側(cè)主輪差速驅(qū)動模式的飛機質(zhì)心運動軌跡的轉(zhuǎn)彎半徑最小,且相較于前輪驅(qū)動模式可以降低兩個主起落架垂向載荷的差值;在相同前起落架轉(zhuǎn)向角的情況下,兩側(cè)主輪差速驅(qū)動模式在側(cè)滑前的極限轉(zhuǎn)彎速度高于前輪驅(qū)動模式。機輪電驅(qū)動裝置具有在著陸前提供主輪預轉(zhuǎn)的能力。建立六自由度飛機機體、支柱柔性變形、主輪預轉(zhuǎn)的數(shù)學模型,建立剛?cè)狁詈现еＰ秃蛣傂灾еＰ?研究動力機輪在著陸階段的航向載荷,對比在不同主輪預轉(zhuǎn)線速度的著陸工況中輪胎的航向力。得到三個結(jié)論:機輪電驅(qū)動裝置預轉(zhuǎn)動力主輪,降低著陸時的最大起轉(zhuǎn)回彈載荷;機輪電驅(qū)動裝置降低第一次著陸瞬間的緩沖器支柱卡滯風險系數(shù);剛?cè)狁詈夏Ｐ涂紤]支柱柔性變形振動,所以輸出的力曲線相較于剛性模型具有更多波動。
【學位單位】：南京航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：V226.6
【部分圖文】：

動力機輪替代發(fā)動機牽引飛機移動的綠色滑行機輪電驅(qū)動系統(tǒng)研究[4]。綠色滑行機輪電驅(qū)動系統(tǒng)是指民用飛機在滑行過程中無需使用主發(fā)動機，通過自身的供電系統(tǒng)輔助動力裝置來驅(qū)動安置在起落架機輪中的牽引電機，就可以完成飛機滑行階段的動作，有效地降低發(fā)動機油耗，減少碳排放量，延長發(fā)動機使用周期[5]。該系統(tǒng)還大大減少碳排放、降低噪聲污染，降低停機坪上外來物損害發(fā)動機葉輪的風險，降低停機坪上地勤人員的風險�；裟犴f爾公司和賽峰公司共同開發(fā)了民用飛機綠色電動滑行系統(tǒng)（Electric Green Taxi System，簡稱 EGTS）方案[6]。EGTS 方案使用安裝在主起落架機輪的牽引電機來實現(xiàn)驅(qū)動，并在飛行員操縱下滑行至跑道端。EGTS 技術(shù)借助飛機輔助動力裝置的電力來驅(qū)動安裝在主起落架機輪上的兩臺牽引電機，使得飛機在不使用主發(fā)動機的情況下實現(xiàn)自主后退和滑行�；裟犴f爾和賽峰集團稱：EGTS 技術(shù)現(xiàn)階段測試表明該技術(shù)可以加快滑行速度，提高經(jīng)濟效益，減少環(huán)境污染和地勤人員的風險，EGTS 方案可為空中客車公司 A320 飛機每段航程節(jié)省近 4%的燃油消耗，并降低高達 75％的碳排放和高達 50％的氮氧化物排放，每年可幫助航空公司每架機節(jié)省 20-45 萬美元�；裟犴f爾和賽峰集團稱：該方案預計將在2018年投入市場，并將在2020年大規(guī)模投入航空服務，而且已得到一些航空公司等支持者。圖 1.1-圖 1.6 顯示 EGTS 方案中所需各部件電子樣機及安裝位置。

EGTS 方案可為空中客車公司 A320 飛機每段航程節(jié)省近 4%的燃油消耗，并降低高達 75％的碳排放和高達 50％的氮氧化物排放，每年可幫助航空公司每架機節(jié)省 20-45 萬美元�；裟犴f爾和賽峰集團稱：該方案預計將在2018年投入市場，并將在2020年大規(guī)模投入航空服務，而且已得到一些航空公司等支持者。圖 1.1-圖 1.6 顯示 EGTS 方案中所需各部件電子樣機及安裝位置。圖 1.1 EGTS 方案中各部件位置

EGTS方案中接口模型
【參考文獻】

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本文編號：2846139