羅 ?。ň暗骆?zhèn)陶瓷學院,江西 景德鎮(zhèn) 333403）

飛機機械傳動系統(tǒng)動力學特性與工程設(shè)計軟件技術(shù)研究

羅 俊
（景德鎮(zhèn)陶瓷學院,江西 景德鎮(zhèn) 333403）

摘 要：飛機操縱系統(tǒng)是飛機機械傳動系統(tǒng)的核心部分，同時也是現(xiàn)代飛機組成結(jié)構(gòu)的重要部件和系統(tǒng)，從某種意義上來講，飛機機械傳統(tǒng)系統(tǒng)、操作系統(tǒng)的運行性能，在很大程度上影響著飛行性能，而且還決定著飛機運行的安全可靠性。為確保飛機機械傳動系統(tǒng)的動力學特性，本文從參數(shù)化建模方面入手，這樣可以基本上有效滿足飛機常規(guī)機械操縱系統(tǒng)多樣化設(shè)計要求。

關(guān)鍵詞：飛機機械傳動系統(tǒng)；動力學特性；工程設(shè)計技術(shù)；研究

飛機機械操縱系統(tǒng)是整個傳動系統(tǒng)中的重要構(gòu)成內(nèi)容，其中以硬軟式、軟/硬混式等類型為主。一般而言，以飛機應(yīng)用的差異性需求為基礎(chǔ)，常采用的是多元化傳動模式。以機動性要求相對較高的高的殲擊機為例，多采用傳動桿以及搖臂為核心的硬式傳動系統(tǒng)。對于軟式傳動系統(tǒng)而言，主要構(gòu)成是鋼索、滑輪、鋼索等，操縱系統(tǒng)而言，不僅組成簡單，而且重量比較輕，其主要應(yīng)用在機動性要求不高的中小型民用客機、運輸機中。

1 飛機機械傳動系統(tǒng)動力學特性

對于飛機機械傳動系統(tǒng)而言，飛行操縱系統(tǒng)有兩種類型，即動態(tài)操縱系統(tǒng)、靜態(tài)操縱系統(tǒng)。以靜態(tài)特操縱系統(tǒng)為例，其表現(xiàn)出桿力、啟動以及配平和傳動等特性；對于動態(tài)操縱系統(tǒng)而言，其面對的是內(nèi)容是操縱指令響應(yīng)。就目前國內(nèi)飛機機械傳動系統(tǒng)來看，駕駛員對多組機構(gòu)以及管控操縱伺服作動器，能夠進行不可逆動力操作。飛行操縱系統(tǒng)可分成兩個階段，其中一個階段即為駕駛桿以及腳蹬，主要是基于多組機構(gòu)以及人工感覺設(shè)備和傳動設(shè)備的輸入點，構(gòu)成了一個相對開環(huán)的系統(tǒng)；就第二個階段來講，主要是操縱面、伺服作動器，構(gòu)成的是閉環(huán)隨動環(huán)境。基于此，飛行操縱（機械傳動）系統(tǒng)設(shè)計過程中，應(yīng)當注意系統(tǒng)穩(wěn)定性、跟隨性和阻抗特性問題的發(fā)生。操縱系統(tǒng)中的駕駛桿、作動器輸入點以及腳蹬，是一個相對比較開環(huán)的系統(tǒng)，一般不存在安全問題，能夠確保其運行的安全穩(wěn)定性，知識跟隨性方面的問題。

本文研究的有限元工具，主要是ΑNSYS技術(shù)，其在機械工程建設(shè)過程中得到了較為廣泛的應(yīng)用，而且采用的是商業(yè)套裝分析技術(shù)，對機械與結(jié)構(gòu)系統(tǒng)進行計算、分析，尤其是要分析受外部載荷影響的響應(yīng)狀況，比如應(yīng)力、位移和溫度等。通過以上分析，可準確分析和判斷飛機機械系統(tǒng)外力負載作用下的瞬時狀態(tài)，對其是否滿足設(shè)計要求進行準確判斷。實踐中可以看到，飛機機械構(gòu)造較之于汽車、船只等更加的復雜，而且其所受到的荷載工況也呈現(xiàn)出多元化的特點，而且理論分析也難以實現(xiàn)效果，因此應(yīng)當采用數(shù)值模擬方法分析判斷。近年來，科技水平的不斷提高、計算機軟件技術(shù)的不斷進步，使得ΑNSYS技術(shù)在現(xiàn)代航天領(lǐng)域中的應(yīng)用更加的深入和廣泛。從應(yīng)用效果來看，該分析技術(shù)的應(yīng)用，可降低設(shè)計成本，有效縮短設(shè)計周期，在提高設(shè)計水平方面，具有非常重要的作用。

2 工程設(shè)計軟件技術(shù)研發(fā)

在飛機多元化軟式機械操縱系統(tǒng)條件下，為了實現(xiàn)動力學特性仿真、系統(tǒng)力學影響以及有效滿足設(shè)計要求，應(yīng)當立足實際，對計算機輔助技術(shù)、工程設(shè)計軟件等進行針對性的研發(fā)。在技術(shù)研發(fā)過程中，力求構(gòu)建一套高效的、具有機械操縱幾何模型和自動化動力學分析功能的軟件。同時，為了能夠有效實現(xiàn)設(shè)計軟件的自動化、可視化建模，強化動力學數(shù)值建模功能，需在以下幾個方面做出努力。

第一個努力方向：基于c++Builder人機交互界面，接收用戶關(guān)于構(gòu)件幾何以及材料參數(shù)和相關(guān)信息，然后利用系統(tǒng)構(gòu)造算法構(gòu)建算法程序庫，對建模所需特殊點進行求值，并在此基礎(chǔ)上建立完備的操縱系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫。

第二個努力方向：在動力學建模過程中，采用文本自動剪輯軟件和技術(shù)手段，對建模宏命令進行編寫，并且建立可適用于ΑNSYS/ LS.DYNΑ的可執(zhí)行命令流模板，在此基礎(chǔ)上形成模扳庫。當用戶參數(shù)輸入以后，利用C++Builder技術(shù)對可執(zhí)行命令流模板剪連，從而形成較為完備、合理的分析命令流文件，最終完成系統(tǒng)構(gòu)件建模。

第三個努力方向：重新寫入命令流執(zhí)行文件，形成可直接應(yīng)用于ΑNSYS/LS．DYNΑ的求解器計算程序，經(jīng)引擎調(diào)用以后，對ΑNSYS/LS．DYNΑ求解器進行適當調(diào)節(jié)。在此過程中，計算結(jié)果以數(shù)據(jù)或曲線形式反饋到人機交互界面。給予以上交互式程序的設(shè)計，在視窗界面上用戶通過輸入構(gòu)件的外形參數(shù)、材料參數(shù)或者受載參數(shù)，可直接獲得系統(tǒng)仿真結(jié)果。一般而言，上述系統(tǒng)中的相關(guān)構(gòu)件參數(shù)如下：扇形輪、滑輪厚度圓心以及外形尺寸參數(shù)和材料屬性參數(shù)，1、4代表扇形輪參數(shù)；2、3代表滑輪參數(shù)。駕駛桿截面積為矩形：O.02m×O.02m，輸出搖臂參數(shù)材料屬性參數(shù)與駕駛桿相同，只是位置參數(shù)不同，拉桿截面面積為0.06m2；駕駛桿、前拉桿輸出端相互連接在一起，扇形輪l上的(0，0.1，O)與后端節(jié)點相互連接；同時，后拉桿前端、扇形輪2上的(9，3.6，O)相互連接在一起；后端、輸出搖臂輸入點之間相互連接。從實踐來看，兩種拉桿的構(gòu)成材料一致，而且材料參數(shù)以及滑輪材料等也基本一致。

3 結(jié)語

本文在學習機械傳動動力學以及有限元數(shù)值仿真過程中，為了能夠有效適應(yīng)傳動機構(gòu)體系設(shè)計的動力學評估要求，初步設(shè)計了操縱系統(tǒng)的計算機輔助設(shè)計軟件集成平臺，可滿足飛機混合式機械操縱系統(tǒng)多樣性設(shè)計目的。

參考文獻：

[1]唐有才，劉振崗，王占勇，周凱.飛機機械傳動系統(tǒng)實驗室液壓泵站噪聲控制研究[J].機床與液壓，2010(06)．

[2]趙立軍，劉濤，姜繼海．飛機牽引車結(jié)構(gòu)及動力傳動系統(tǒng)的發(fā)展[J].起重運輸機械，2009(08).

作者簡介：羅俊(1983-)，男，江西撫州人，碩士，講師，機械設(shè)計。