艦載機(jī)攔阻著艦過(guò)程為艦載機(jī)減速沿著預(yù)定的軌道著艦,攔阻鉤與攔阻索嚙合后,通過(guò)攔阻索強(qiáng)制制動(dòng)使飛機(jī)減速,最后艦載機(jī)被攔停在甲板上。艦載飛機(jī)攔阻著艦過(guò)程中,載荷大、加速度大、距離短、時(shí)間短,且受航母運(yùn)動(dòng)、氣流擾動(dòng)等條件影響,存在復(fù)雜的強(qiáng)非線性多學(xué)科動(dòng)力學(xué)耦合問(wèn)題。攔阻過(guò)程中存在一系列安全性問(wèn)題,如:非對(duì)稱(chēng)攔阻著艦飛機(jī)沖出甲板、攔阻鉤與艦面的碰撞、結(jié)構(gòu)或載荷問(wèn)題導(dǎo)致攔阻鉤或索的損壞、沖擊載荷過(guò)大導(dǎo)致起落架損壞、機(jī)身過(guò)載或應(yīng)力過(guò)大導(dǎo)致局部破壞等問(wèn)題。因此,攔阻著艦過(guò)程通常被認(rèn)為是艦載飛機(jī)事故率最高的階段。本文根據(jù)柔性多體系動(dòng)力學(xué)理論,利用ADAMS聯(lián)合PATRAN、NASTRAN和HYPER-MESH等軟件,基于某型號(hào)艦載無(wú)人機(jī),將飛機(jī)作為柔性體,起落架和攔阻鉤為剛體,建立艦載機(jī)-攔阻鉤剛?cè)狁詈隙囿w動(dòng)力學(xué)模型,根據(jù)全機(jī)地面共振實(shí)驗(yàn)得到飛機(jī)不同振型下的頻率與結(jié)構(gòu)阻尼參數(shù),給飛機(jī)柔性體添加結(jié)構(gòu)阻尼,考慮起落架緩沖器的緩沖作用、攔阻鉤縱向作動(dòng)器的緩沖作用,根據(jù)某型號(hào)艦載無(wú)人機(jī)等質(zhì)量小車(chē)攔阻實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)提出一種在沒(méi)有攔阻裝置的條件下等效施加攔阻載荷的方法以及考慮攔阻過(guò)程中氣動(dòng)載荷對(duì)飛機(jī)的作用等建立復(fù)雜-強(qiáng)非線性飛機(jī)力學(xué)模型,對(duì)某型號(hào)艦載無(wú)人機(jī)對(duì)中攔阻著艦以及非對(duì)稱(chēng)攔阻著艦進(jìn)行剛?cè)狁詈蟿?dòng)力學(xué)仿真計(jì)算。計(jì)算得到對(duì)中攔阻和非對(duì)稱(chēng)攔阻過(guò)程中飛機(jī)的姿態(tài)變化規(guī)律以及飛機(jī)縱向過(guò)載的傳遞路徑以及應(yīng)力、應(yīng)變分布規(guī)律,為艦載飛機(jī)攔阻著艦提供一種安全可靠的評(píng)估方法,同時(shí),也為飛機(jī)起落架和機(jī)身結(jié)構(gòu)的優(yōu)化提供一定的參考。研究攔阻過(guò)程中有無(wú)氣動(dòng)載荷對(duì)艦載機(jī)著艦的影響,分析得到攔阻過(guò)程中考慮氣動(dòng)載荷的作用時(shí),飛機(jī)著艦后姿態(tài)會(huì)更加平穩(wěn),機(jī)翼翼尖的z位移上下振動(dòng)的幅度會(huì)更小,起落架油液阻尼力和空氣彈簧力的瞬態(tài)峰值較小,機(jī)翼上的垂向過(guò)載也較小。攔阻過(guò)程中有無(wú)氣動(dòng)載荷作用對(duì)機(jī)身縱向過(guò)載以及應(yīng)力應(yīng)變的大小和分布規(guī)律無(wú)明顯影響。研究對(duì)中攔阻著艦和非對(duì)稱(chēng)攔阻著艦下飛機(jī)的姿態(tài)變化規(guī)律和飛機(jī)的動(dòng)態(tài)響應(yīng),可以分析得到:非對(duì)稱(chēng)攔阻著艦對(duì)飛機(jī)的縱向位移有影響,同時(shí)也存在側(cè)向位移;此外,飛機(jī)左右主起落架的緩沖力變化趨勢(shì)不一致,不對(duì)稱(chēng);飛機(jī)機(jī)翼翼尖的z向位移變化趨勢(shì)也不一致;飛機(jī)機(jī)身左右兩側(cè)靠近攔阻鉤附近位置的縱向過(guò)載不一樣。非對(duì)稱(chēng)攔阻對(duì)飛機(jī)機(jī)身的應(yīng)力以及機(jī)翼應(yīng)變的大小和分布規(guī)律無(wú)明顯影響。
【學(xué)位單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類(lèi)】：V271.492;O313.7
【部分圖文】：

多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)淵源源于 Newton-Euler，Lagrange 等人的經(jīng)典力學(xué)[1]，其發(fā)展已有二百多年的歷史。多體系動(dòng)力學(xué)是一門(mén)交叉性學(xué)科，它是由剛體動(dòng)力學(xué)、經(jīng)典力學(xué)、彈性力學(xué)、矩陣?yán)碚�、圖論、計(jì)算數(shù)學(xué)等多學(xué)科相結(jié)合的產(chǎn)物，是目前的研究熱點(diǎn)和難點(diǎn)，具有重要的工程應(yīng)用背景，也是應(yīng)用力學(xué)最活躍的領(lǐng)域之一[2]。多體系統(tǒng)的中“系統(tǒng)”是指由一組元素，通過(guò)某種連接方式，組成一個(gè)具有某種功能的有機(jī)整體。多體系統(tǒng)具有一定的特點(diǎn)，其都由以下 4 類(lèi)元素的組合而成：（1）體：系統(tǒng)中的各個(gè)構(gòu)件；（2）鉸：各構(gòu)件之間無(wú)質(zhì)量的運(yùn)動(dòng)約束；（3）力：系統(tǒng)內(nèi)體間的，以及系統(tǒng)外物體所施加的力矢或力矩；（4）拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：體與體的連接結(jié)構(gòu)。工程機(jī)械、飛機(jī)、航天器、機(jī)器人等是最為常見(jiàn)的多體系統(tǒng)，如圖 1.2-1、圖 1.2-2、圖 1.2-3、圖 1.2-4 所示。

多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)淵源源于 Newton-Euler，Lagrange 等人的經(jīng)典力學(xué)[1]，其發(fā)展已有二百多年的歷史。多體系動(dòng)力學(xué)是一門(mén)交叉性學(xué)科，它是由剛體動(dòng)力學(xué)、經(jīng)典力學(xué)、彈性力學(xué)、矩陣?yán)碚�、圖論、計(jì)算數(shù)學(xué)等多學(xué)科相結(jié)合的產(chǎn)物，是目前的研究熱點(diǎn)和難點(diǎn)，具有重要的工程應(yīng)用背景，也是應(yīng)用力學(xué)最活躍的領(lǐng)域之一[2]。多體系統(tǒng)的中“系統(tǒng)”是指由一組元素，通過(guò)某種連接方式，組成一個(gè)具有某種功能的有機(jī)整體。多體系統(tǒng)具有一定的特點(diǎn)，其都由以下 4 類(lèi)元素的組合而成：（1）體：系統(tǒng)中的各個(gè)構(gòu)件；（2）鉸：各構(gòu)件之間無(wú)質(zhì)量的運(yùn)動(dòng)約束；（3）力：系統(tǒng)內(nèi)體間的，以及系統(tǒng)外物體所施加的力矢或力矩；（4）拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：體與體的連接結(jié)構(gòu)。工程機(jī)械、飛機(jī)、航天器、機(jī)器人等是最為常見(jiàn)的多體系統(tǒng)，如圖 1.2-1、圖 1.2-2、圖 1.2-3、圖 1.2-4 所示。

圖 1.2-3 多體系統(tǒng)：通訊衛(wèi)星 圖 1.2-4 多體系統(tǒng)：機(jī)器人多體系動(dòng)力學(xué)研究可以追溯到 20 世紀(jì) 60 年代， Witterenburg 和 Roberson[3]將圖論法引入多體系動(dòng)力學(xué)研究，奠定了多剛體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué) Lagrange 方法的基礎(chǔ)。Witterenburg在 1977 年出版的“多剛體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)”[4](Dynamics of System of Rigid Bodies)，以及由國(guó)際理論與應(yīng)用力學(xué)會(huì)（IUTAM）主持的第一次國(guó)際性多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)討論會(huì)的召開(kāi)，標(biāo)志著多剛體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的理論體系的形成。到目前為止，剛?cè)狁詈隙囿w系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的發(fā)展可以劃分為四個(gè)階段。（1）運(yùn)動(dòng)-彈性動(dòng)力學(xué)建模方法，即 KED 法[5]。該方法不考慮構(gòu)件的彈性變形對(duì)其大范圍運(yùn)動(dòng)的影響，只是通過(guò)剛體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析得到構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，結(jié)合構(gòu)件的慣量（慣性力）和外力對(duì)構(gòu)件進(jìn)行彈性變形和強(qiáng)度分析。（2）混合坐標(biāo)建模方法。該方法提出了用大范圍浮動(dòng)系的剛體坐標(biāo)與柔性體的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)（或模態(tài)坐標(biāo)）建立動(dòng)力學(xué)模型[6]，將構(gòu)件的浮動(dòng)坐標(biāo)固化，彈性變形按理想邊
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2883331