Расчет полозкового шасси вертолета с учетом геометрической, конструктивной и физической нелинейности

• Автор: Неделько, Дмитрий Валерьевич
• Шифр специальности: 05.07.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 209 с. : ил

Содержание
Введение
ГЛАВА 1. Обзор конструктивных решений и методов проектирования вертолетных шасси полозкового типа
1.1. Анализ уровня энергоемкости конструкций полозкових шасси современных вертолетов
1.2. Развитие методов расчета и проектирования полозкових шасси вертолетов
1.3. Основные типы конструктивно-силовых схем полозковых шасси и их характерные особенности
ГЛАВА 2. Разработка математической модели расчета напряженно-деформированного состояния конструкции полозкового шасси по упругой пространственной расчетной схеме
2.1 Уравнения деформации упругой оси предварительно искривленного тонкого стержня
2.2 Применение теории больших перемещений стержней к расчету статически неопределимых стержневых конструкций
2.2.1. Жесткая поперечная связь между двумя упругими балочными элементами типовой конструкции
2.2.2. Линейно-упругая поперечная связь между двумя упругими балочными элементами типовой конструкции
2.2.3. Численная реализация расчета напряженно-деформированного состояния пространственной статически неопределимой конструкции
2.2.4. Пример расчета статически неопределимой стержневой конструкции
2.3. Разработка расчетной модели полозкового шасси вертолета
2.3.1. Расчетно-экспериментальное исследование
конструктивных свойств композитных рессор полозкового шасси

2.3.1.1. Математическая модель рессоры полозкового шасси
2.3.1.2. Расчет упруго-жесткостных характеристик композиционных стержневых конструкций
2.3.1.3. Анализ экспериментальных и расчетных данных
2.3.2. Формирование базовой расчетной модели полозкового шасси
2.3.3. Граничные условия закрепления шасси
2.4. Анализ особенностей статического нагружения
конструкции полозкового шасси
ГЛАВА 3. Исследование дополнительных конструктивных свойств полозковых шасси вертолетов
3.1. Конструктивная нелинейность в статике деформирования полозкового шасси
3.2. Способ учета физической нелинейности деформирования материала рессор полозкового шасси 13
3.2.1. Модель упруго-пластического деформирования
стержня при изгибе
3.2.2. Определение остаточных деформаций
3.2.3. Расчетное исследование особенностей физически нелинейного деформирования рессор шасси
ГЛАВА 4. Анализ динамики посадки вертолета на полозковом шасси
4.1. Математическая модель посадки вертолета
4.1.1. Основные положения
4.1.2. Алгоритм расчета параметров пространственного
движения вертолета в процессе посадки
4.2. Расчетный анализ особенностей посадки вертолета
на полозковом шасси •
4.3. Расчетно-экспериментальное исследование результатов копровых испытаний рессор полозкового шасси
5. Заключение
6. Список литературы .

Введение
Современные условия требуют от вертолета максимального повышения его потребительских качеств, среди которых на ведущее место выдвигается обеспечение надежности и безопасности его пилотирования на всех режимах эксплуатации. Важнейшим условием повышения уровня безопасности вертолета является всестороннее конструктивное совершенствование наиболее ответственных агрегатов. К числу таких агрегатов наряду с несущей системой, силовой установкой, трансмиссией, системой управления относится и шасси вертолета.
Главное назначение вертолетного шасси любого типа, в том числе и полозкового, - это предотвращение разрушений конструкции вертолета при грубой авторотационной посадке, то есть безопасное для вертолета поглощение энергии посадочного удара. Общее функциональное назначение всех типов вертолетных шасси включает в себя существенные различия их конструктивных исполнений. Принципиальное отличие полозкового шасси от шасси колесной схемы состоит в том, что колесное шасси - это совокупность изолированных амортизационных стоек с пневматиками, а полозковое шасси - это единая конструкция из упругих рессор и связывающих их полозков.
Энергопоглощающие свойства колесного шасси традиционно определяются характеристиками масляно-воздушных амортизаторов различного типа. При этом для полозкового шасси единственными энергоемкими элементами конструкции в большинстве случаев служат упругие рессоры. Если в случае колесного шасси энергия посадочного удара рассеивается на различного рода гидравлические потери в амортизаторах, то при использовании полозкового шасси кинетическая энергия посадочного удара может быть преобразована только в потенциальную энергию упругого или упруго-пластического деформирования рессор. Лишь в некоторых частных случаях в конструкцию полозкового шасси вводятся дополнительные демпферы, но при этом в процессе энергопоглощения упругие рессоры продолжают играть главную роль.

что подверждено статиспытаниями по определению диаграмм статического обжатия рессор [78]. В качестве характерного размера, соответствующего схеме нагружения, выбрана колея шасси' К=2500 мм. При этом относительные перемещения концов рессор составляют AY/K=0,076...0,101 (соответственно 7,6...10,1 %). Как видно из приведенного сравнения, степень геометрической нелинейности деформирования рессор шасси не меньше, чем соответствующий показатель для лопастей несущего винта. Необходимость учета особенностей нелинейного деформирования полозкового шасси будет также показана на расчетных примерах в следующих главах диссертации. Таким образом, выбор расчетной схемы шасси должен учитывать возможность больших перемещений конструкции. Кроме этого, необходимо учитывать значительную предварительную искривленность рессор шасси (см. рис. 1.13-1.16), когда рессора имеет несколько радиусных участков, или когда она вся выполнена в виде дуги окружности.
Для учета всех перечисленных конструктивных особенностей зарубежные исследователи используют метод конечных элементов, реализующий различные варианты нелинейного деформирования конструкции. Используемые, как правило, известные пакеты программ типа NASTRAN, ANSYS, COSMOS и пр. реализуют шаговый метод приращения нагрузки и его модификации при нелинейном деформировании конструкции [72]. При этом учет естественной искривленности рессор требует дополнительной дискретизации конструкции, что в свою очередь приводит к дополнительным затратам временных ресурсов на выполнение расчетов.
При расчете стержневых конструкций, какими в своем подавляющем большинстве являются полозковие шасси вертолетов, в геометрически нелинейной постановке наиболее приемлемой является теория больших перемещений стержней [53]. Существенными отличиями теории больших перемещений от метода конечных- элементов является учет предварительной естественной искривленности стержней и лучшая сходимость решения, по сравнению с методами шагового приращения внешней нагрузки. В силу данных