[發明專利]一種艦載機攔阻著艦過程的剛柔耦合動力學建模仿真方法

有效

• 申請號: 202110702788.0
• 申請日: 2021-06-24
• 公開（公告）號: CN113536624B
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發明（設計）人: 李道春;邵浩原;姚卓爾;闞梓
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/17;G06F30/15;G06F111/04;G06F119/14
• 代理公司: 北京天匯航智知識產權代理事務所(普通合伙) 11987
• 代理人: 黃川;史繼穎

1.一種艦載機攔阻著艦過程的剛柔耦合動力學建模仿真方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1：基于輪胎的胎面、胎側、補強簾布層、胎體簾布層、輪輞、鋼絲圈和氣囊的材料屬性，以及仿真得到的輪胎壓縮量-垂向載荷的無量綱化曲線與實際輪胎落震試驗得到的輪胎壓縮量-垂向載荷曲線，對輪胎的剛度進行標定；對前起落架進行建模與仿真落震試驗，將前起落架的仿真落震試驗與實際前起落架落震試驗進行對比，校核兩個試驗的前起落架緩沖支柱位移行程曲線和兩個試驗的下沉距離-載荷曲線，確定前起落架的緩沖特性參數，得到前起落架的有限元模型；

S2：利用步驟S1的方法對主起落架進行建模與校核，得到主起落架的有限元模型；

S3：根據攔阻鉤的結構，建立攔阻鉤的體單元模型，根據攔阻鉤緩沖裝置的參數，定義攔阻鉤緩沖裝置的阻尼特性，得到攔阻鉤的有限元模型；

S4：建立艦載機的有限元模型，包括機翼模型和機身模型，將節點氣動載荷加載至機翼模型的相應節點上，實現升力仿真；

S5：建立甲板上攔阻索模型、甲板下攔阻索模型、滑輪模型、滑輪緩沖裝置模型、主吸能裝置模型、尾端緩沖裝置模型、動-定滑輪組模型以及甲板上攔阻索與甲板下攔阻索的接觸類型、滑輪與甲板下攔阻索的接觸類型、滑輪與滑輪緩沖裝置的接觸類型、動-定滑輪組與主吸能裝置的接觸類型、尾端緩沖裝置與甲板下攔阻索的接觸類型，得到攔阻裝置的有限元模型；通過離散的梁單元建立具有彈性的鋼索模型，在所述鋼索模型中不考慮梁單元的扭轉特性；通過包圍梁單元的殼單元模擬鋼索外形，用于攔阻鉤掛索判定；通過殼單元模擬所述滑輪緩沖裝置、所述主吸能裝置和所述尾端緩沖裝置的外形，通過對bar單元設置彈性力、阻尼力、彈性力系數和阻尼力系數來模擬所述滑輪緩沖裝置、所述主吸能裝置和所述尾端緩沖裝置的力學性能；將攔阻裝置實測的滑輪轉速與有限元模型仿真得到的滑輪轉速對比，將攔阻試驗得到的攔阻力-時間曲線與有限元模型仿真得到的攔阻力-時間曲線對比，驗證攔阻裝置的有限元模型的正確性；

S6：定義甲板中心，基于甲板中心定義甲板的橫蕩運動、垂蕩運動、縱蕩運動、艏搖運動、橫搖運動和縱搖運動，得到甲板的有限元模型；

S7：定義各有限元模型間的接觸和約束，接觸包括前起落架與甲板的接觸、主起落架與甲板的接觸、攔阻鉤與甲板的接觸、滑索與滑輪的接觸、攔阻索與甲板的接觸以及攔阻鉤與攔阻索的接觸，約束包括位置約束和速度約束，得到描述艦載機攔阻著艦的剛柔耦合動力學模型；

S8：根據艦載機攔阻著艦的實際工況要求設置艦載機的初始條件，通過所述剛柔耦合動力學模型仿真得到艦載機攔阻著艦滑行距離、攔阻力、關鍵部件結構應力應變以及前起落架和主起落架的機械結構的動態響應結果。

2.如權利要求1所述的艦載機攔阻著艦過程的剛柔耦合動力學建模仿真方法，其特征在于，步驟S4中，所述節點氣動載荷為分布在機翼有限單元節點上的分布力，分為氣動升力、氣動阻力和俯仰力矩。

3.如權利要求1所述的艦載機攔阻著艦過程的剛柔耦合動力學建模仿真方法，其特征在于，步驟S8中，所述艦載機的初始條件包括飛機氣動載荷、起落架緩沖力、發動機推力和攔阻鉤系統緩沖力。

4.如權利要求1所述的艦載機攔阻著艦過程的剛柔耦合動力學建模仿真方法，其特征在于，步驟S8中，所述攔阻力為MK7-3型攔阻裝置實測攔阻力。

5.如權利要求1所述的艦載機攔阻著艦過程的剛柔耦合動力學建模仿真方法，其特征在于，步驟S8中，所述艦載機攔阻著艦的實際工況包括不同的艦載機姿態角、初始速度、下沉速度、鉤主矩和主輪距。