Введение к работе
Актуальность темы
В связи с увеличением скоростей самолета, многорежимностью его функционирования, ужесточением требований по весовой отдаче, увеличению ресурса становится актуальной задача разработки комплексных подходов при проектировании шасси, включающих в себя уточнение имеющихся методик, выполнение новых видов расчетов, увязку всех видов этих расчетов между собой и создаваемым конструктором агрегатом шасси. Кроме того сокращение сроков разработки новых конструкций требует создания автоматизированных систем расчета динамических характеристик амортизационных систем, шимми, уборки-выпуска, выносливости и других.
Продукция, чтобы быть конкурентоспособной должна быть достаточно дешевой. Это также диктует уточнение методик, теоретического анализа работы конструкции до ее изготовления на стадии проектирования.
Расхождение результатов испытаний и результатов эксплуатации делает актуальной задачу по более качественному проведению испытаний и отработке программ испытаний.
Решению этих задач и посвящена настоящая работа. Без решения этих вопросов невозможно спроектировать надежное, высокоресурсное и отвечающее техническому заданию современное шасси.
Цель работы
Целью работы является создание единого подхода, алгоритмов и комплекса программ всех видов расчетов, а также теоретических исследований, экспериментов и испытаний, которые необходимо выполнить для создания современных высоконадежных, оптимальных в весовом отношении и обладающих соответствующим ресурсом шасси самолета (вертолета), выполняющих многоцелевую функцию.
Для достижения поставленной цели в работе решены следующие задачи: разработаны методики расчетов, исследований и испытаний,
выбора материала для различных деталей, обеспечивающие создание оптимальной конструкции с точки зрения веса, ресурса, снижения перегрузок и повреждаемости при выполнении шасси своих функций.
Решена задача сокращения сроков проектирования шасси с помощью комплекса программ расчета амортизации, обратного хода, уборки-выпуска, шимми, силовых схем, прочности, ресурса и других видов расчета, который позволил так проанализировать конструкцию, чтобы на стадиях изготовления и испытаний резко снизить количество отказов, переделок и доводок конструкции.
Созданы типовые программы всех видов испытаний, подтверждающих соответствие конструкций требованиям ТЗ, разработана методика ускоренных испытаний на выносливость с целью сокращения сроков проведения этих испытаний.
Адаптированы существующие методики расчета выносливости деталей общего машиностроения к расчету конкретных агрегатов шасси, нагружающихся как при посадке, пробеге, разбеге, рулении, так и при уборке-выпуске и других видах их функционирования.
Методы исследования
Математическое моделирование динамического процесса амортизации, шимми, уборки-выпуска, представление внешних эксплуатационных нагрузок в виде типового спектра нагружения условного типового полета, анализ выносливости от нагрузок условного типового полета, сравнение повреждаемости от эксплуатационных нагрузок, нагрузок УТЛ и повреждаемости при испытаниях.
Исследование напряженно-демпфированного состояния и динамических характеристик проводится путем замеров с помощью тензодатчи-ков, датчиков давления, датчиков угла поворота и т. п., и затем сравнения эксперимента с теоретическими данными с последующей корректировкой теории.
Научная новизна
Предложен комплексный подход к проектированию, основанный на взаимной увязке расчетов внешних нагрузок, характеристик амортизации, жесткостных параметров отдельных элементов шасси и элементов самолета, проведения одновременной оценки прочности и выносливости
от расчетных нагрузок, нагрузок У I'll и динамических нагрузок в процессе работы амортизации и уборки-выпуска.
Введен в расчет динамических процессов амортизации, обратного хода, уборки-выпуска, шимми учет влияния рабочих температур, вязкости и сжимаемости рабочей жидкости, реальной характеристики сжатия газа, жесткости основных элементов конструкции, впервые приведен разработанный метод расчета обратного хода штока амортизатора и обратного удара с определением нагруженности элементов стойки, работающих при обратном ходе и обратном ударе, разработан метод расчета усилий на замки убранного и выпушенного положения шасси, разработана методика МКЭ ряда типовых элементов. При оценке выносливости даются рекомендации по учету всех видов концентраторов, технологических отклонений, влияния факторов производства и эксплуатации (т. е. всей гаммы условий). Разработана схема всех видов расчетов, испытаний, последовательности их выполнения, взаимного влияния и увязки друг с другом. Разработан комплекс программ расчета процесса амортизации, шимми, силового расчета, уборки-выпуска и т. д., позволяющий производить расчеты на ЭВМ для любого типа шасси с любым видом (известным, типовым) амортизатора, т. е. разработаны методики, позволяющие производить расчеты на ЭВМ проектировщикам, даже начинающим инженерам-расчетчикам, что раньше было под силу только опытным инженерам-программистам.
Защищаемые положения
Новый системный комплексный подход к проектированию шасси, основанный на принципе всестороннего анализа конструкции.
Аналитические методы исследования амортизационных характеристик, шимми, силовых схем, уборки-выпуска, выносливости.
Пакеты программ на ПЭВМ расчетов статики, динамики, ресурса.
Комплекс программ испытаний шасси на подтверждение соответствия агрегатов требованиям технического задания и ТУ.
Новые технические устройства амортизаторов.
Практическая значимость
Разработанные системы САПР, АМД, системы расчета шимми, уборки-выпуска, расчета выносливости, силового и т. п. дают возможность осуществлять проектирование сложных конструкций шасси в ко-
роткие сроки и производить анализ работоспособности конструкций еще на стадии проектирования, составлять программы испытаний, проводить испытания и внедрять в серийное производство и эксплуатацию. Разработанный комплекс программ реализован на ЭВМ РС/АТ-286, 386, внедрен в АО «Гидромаш» и используется при проектировании изделий для предприятий авиационной промышленности: ММЗ им. А.И. Микояна, ОКБ Сухого, ММЗ «Скорость», ЭМЗ им. В.М. Мясищева и др.
Амортизатор — подъемник летательных аппаратов [5] внедрен на серийном вертолете Ми 14, цилиндр-амортизатор [4] внедрен на изделии КМ (экраноплан). Гидравлический амортизатор шасси летательных аппаратов [3] внедрен на серийных машинах МиГ 29 ММЗ им. А.И. Микояна.
Апробация работы
Основные результаты диссертационной работы апробированы при создании всех новых изделий НАО «Гидромаш». начиная с 1965 г. по настоящее время. Каждая часть этой работы внедрялась сразу же после ее разработки. Например, расчет обратного хода и обратного удара с 1965 г., амортизации — с 1970 г., шимми — с 1965 г., выносливости — с 1975 г. и т. д. Основная масса изделий эксплуатируется и в настоящее время на самолетах ЯК, МИГ, СУ, вертолетах Ми, Ка, самолетах «Молния», «Гжель», космическом корабле «Буран», самолетах А200 Бериевской фирмы и других.
Публикация
Основное содержание работы отражено в 11 печатных работах и 5-й авторских свидетельствах.
Структура и объем работы
Диссертация состоит из введения, семи глав, заключения, списка литературы из 47 наименований.
Основной текст занимает 149 листов, иллюстрируется 31 рисунком и 5 таблицами.