Оптимизация профиля иглы жидкостно-газового амортизатора опоры шасси самолета

Главным элементом амортизационной системы шасси самолета является жидкостно-газовый амортизатор. В этом амортизаторе сила гидравлического сопротивления движению штока зависит от скорости перетекания рабочей жидкости через дроссельное отверстие в плунжере, площадь которого регулируется иглой. При изменении площади проходного отверстия происходит изменение силы гидравлического сопротивления. Исходя из сформулированных критериев качества амортизации (энергоемкости и коэффициента динамичности), решена задача оптимизации профиля иглы. Для описания работы амортизатора применена математическая модель, валидированная по результатам копровых испытаний шасси. Геометрические параметры профиля иглы описывают с помощью кусочно-линейной аппроксимации или кубического сплайна. Для решения задачи многокритериальной оптимизации использована целевая функция, охватывающая широкий диапазон посадочного веса воздушного судна. Поиск решения выполнен с применением численного интегрирования уравнений математической модели амортизатора и суррогатного метода глобальной оптимизации. Анализ полученных результатов показал возможность снижения нагрузки на шасси и конструкцию планера воздушного судна.

Литература

[1] Житомирский Г.И. Конструкция самолетов. Москва, Машиностроение, 2018. 416 с.

[2] Кондрашов Н.А. Проектирование убирающихся шасси самолетов. Москва, Инновационное машиностроение, 1991. 221 с.

[3] Белоус А.А. Методы расчета масляно-пневматической амортизации шасси самолетов. Труды ЦАГИ, 1947, № 622, с. 1–104.

[4] Krüger W. Design and simulation of semi-active landing gears for transport aircraft. Mech. Struct. Mach., 2002, vol. 30, no. 4, pp. 493–526, doi: https://doi.org/10.1081/SME-120015074

[5] Дмитриев В.М., Дмитриева М.В. Руководство для конструкторов по проектированию самолетов. Т. 3. Кн. 6. Вып. 1. Москва, ЦАГИ, 1979. 160 с.

[6] Zagidulin A.R., Podruzhin E.G. Aircraft landing gear with electromagnetic damper. IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng., 2021, vol. 1019, art. 012069, doi: https://doi.org/10.1088/1757-899X/1019/1/012069

[7] Sivaprakasam S., Baskaran S. Formulation of seven degree of freedom state space model of aircraft with active landing gear. AIP Conf. Proc., 2022, vol. 2516, no. 1, art. 030002, doi: https://doi.org/10.1063/5.0108428

[8] Venkatesan C. Optimization of an oleo-pneumatic shock absorber of an aircraft during landing. J. Aircraft, 1977, vol. 14, no. 8, pp. 822–823, doi: https://doi.org/10.2514/3.44619

[9] Одиноков Ю.Г. Расчет самолета на прочность. Москва, Машиностроение, 1973. 392 с.

[10] Зайцев В.Н., Рудаков В.Л. Конструкция и прочность самолетов. Киев, Вища школа, 1978. 487 с.

[11] Shi F., Tanigawa N., Koganei R. et al. Optimum trade-off charts considering mass variation for the design of semi-active and passive shock absorbers for landing gear. J. Adv. Mech. Des. Syst. Manuf., 2016, vol. 10, no. 1, art. JAMDSM0005, doi: https://doi.org/10.1299/jamdsm.2016jamdsm0005

[12] Shi F. Multi-objective optimization of passive shock absorber for landing gear. Am. J. Mech. Eng., 2019, vol. 7, no. 2, pp. 79–86, doi: https://doi.org/10.12691/ajme-7-2-4

[13] Shi F., Dean W.I.A., Suyama T. Single-objective optimization of passive shock absorber for landing gear. Am. J. Mech. Eng., 2019, vol. 7, no. 3, pp. 107–115, doi: https://doi.org/10.12691/ajme-7-3-1

[14] Stachiw T., Khouli F., Langlois R.G. et al. Landing gear mechanical network synthesis for improving comfort at landing considering aircraft flexibility. J. Aircraft, 2021, vol. 58, no. 6, pp. 1–29, doi: https://doi.org/10.2514/1.C035921

[15] Химмельблау Д. Прикладное нелинейное программирование. Москва, Мир, 1975. 534 с.

[16] Никитин Е.А., Белкин А.Е. Моделирование копровых испытаний опор шасси пассажирского самолета. МИКМУС-2022. Москва, 2022, с. 137–144.

[17] Кручинин М.М., Кузьмин Д.А. Математическое моделирование копровых испытаний шасси вертолета. Труды МАИ, 2017, № 92. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=77093

[18] Подружин Е.Г., Загидулин А.Р., Шинкарев Д.А. Моделирование копровых испытаний опоры шасси магистрального самолета. Вестник МАИ, 2021, т. 28, № 4, c. 106–117, doi: https://doi.org/10.34759/vst-2021-4-106-117

[19] Geradin M., Cardona A. Flexible multibody dynamics. Wiley, 2001. 344 p.

[20] Бидерман В.Л., ред. Автомобильные шины. Москва, Госхимиздат, 1963. 383 с.

[21] Clover C.L., Bernard J.E. Longitudinal tire dynamics. Veh. Syst. Dyn., 1998, vol. 29, no. 4, pp. 231–259, doi: https://doi.org/10.1080/00423119808969374

[22] de Boor C. A practical guide to splines. Springer, 1978. 392 p.

[23] Авиационные правила. Ч. 25. Нормы летной годности самолетов транспортной категории. Межгосударственный авиационный комитет, 2015. 290 с.

[24] Журавлев В.Ф. Основы теоретической механики. Москва, Физматлит, 2008. 304 с.

[25] Jiang P., Zhou Q., Shao X. Surrogate model-based engineering design and optimization. Springer, 2020. 240 p.

[26] Gutmann H.-M. A radial basis function method for global optimization. J. Glob. Optim., 2001, vol. 19, no. 3, pp. 201–227, doi: https://doi.org/10.1023/A:1011255519438