飞机起降系统非线性动力学稳定性研究进展

doi:10.7527/S1000-6893.2024.31229

固体力学与飞行器总体设计

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飞机起降系统非线性动力学稳定性研究进展

聂宏¹^,²(), 魏小辉¹^,², 张明¹^,², 印寅¹^,², 尹乔之¹^,², 王勇³

^1.南京航空航天大学航空学院，南京 210016
^2.航空航天结构力学及控制全国重点实验室，南京 210016
^3.江苏大学汽车工程研究院，镇江 212013

收稿日期:2024-09-18 修回日期:2024-10-28 接受日期:2024-12-25 出版日期:2025-01-16 发布日期:2025-01-16
通讯作者: 聂宏 E-mail:hnie@nuaa.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金(52172368);江苏省自然科学基金(BK20220135);航空航天结构力学及控制全国重点实验室（南京航空航天大学）自主研究课题(MCAS-I-0224G03);教育部“春晖计划”合作科研项目(HZKY20220126)

Research progress on nonlinear dynamic stability of aircraft landing system

Hong NIE¹^,²(), Xiaohui WEI¹^,², Ming ZHANG¹^,², Yin YIN¹^,², Qiaozhi YIN¹^,², Yong WANG³

^1.School of Aeronautics，Nanjing University of Aeronautics and Astronautics，Nanjing 210016，China
^2.State Key Laboratory of Mechanics and Control for Aerospace Structures，Nanjing 210016，China
^3.Automotive Engineering Research Institute，Jiangsu University，Zhenjiang 212013，China

Received:2024-09-18 Revised:2024-10-28 Accepted:2024-12-25 Online:2025-01-16 Published:2025-01-16
Contact: Hong NIE E-mail:hnie@nuaa.edu.cn
Supported by:
National Natural Science Foundation of China(52172368);Natural Science Foundation of Jiangsu Province(BK20220135);Research Fund of State Key Laboratory of Mechanics and Control for Aerospace Structures （Nanjing University of Aeronautics and astronautics）(MCAS-I-0224G03);Spring Sunshine Program initiated by the Ministry of Education of China(HZKY20220126)

摘要/Abstract

摘要：

飞机起降系统的非线性动力学稳定性问题一直是飞机及起落架设计的难点问题，涉及复杂的几何非线性、物理非线性及其耦合。传统时域计算方法虽然能有效判定系统稳定性，但在参数影响分析和参数化快速设计等方面存在计算量大的局限性。近年来数值延拓法被广泛应用于起降系统的非线性动力学稳定性分析领域，该方法在设计初期就能够快速、准确地分析动力学模型的稳定性随参数的变化规律，从而可有效提高飞机及起落架的设计效率。首先阐述了动力学稳定性、分岔分析和延拓计算的方法。然后按照起降系统的功能分类，综述了起落架摆振稳定性、滑跑方向稳定性、收放机构稳定性的研究现状，重点论述了基于数值延拓法的稳定性分岔分析方法在起降系统的应用研究。最后对飞机起落架摆振稳定性、滑跑方向稳定性、收放机构稳定性研究进行了总结和展望。

关键词: 起落架, 非线性动力学, 稳定性, 分岔, 数值延拓法

Abstract:

The issue of nonlinear dynamic stability in aircraft landing system has consistently posed a significant challenge in the design of both aircraft and landing gear systems， involving complex geometric nonlinearity， physical nonlinearity， and their interactions. Although the traditional time domain analysis method can effectively determine the stability， it exhibits limitation of high computational load in analyzing parameter influences and in achieving rapid and accurate parametric design. In recent years， the numerical continuation method has been widely applied in the field of nonlinear dynamic stability analysis of the landing system. This method enables rapid and precise analysis of the stability variation of the dynamic model with parameters， thereby significantly enhancing the design efficiency of aircraft and landing gear. Firstly， this paper describes the methods of dynamic stability， bifurcation analysis， and continuation calculation. Then， according to the functional classification of the landing system， the research status of the shimmy stability， taxiing direction stability， and retraction mechanism stability of the landing gear are summarized. The application research of bifurcation analysis methods and nonlinear dynamic stability based on the numerical continuation method in landing gear systems is mainly discussed. Finally， the research on the shimmy stability， taxiing direction stability， and retraction mechanism stability of aircraft landing gear is summarized and prospected.

Key words: landing gear, nonlinear dynamics, stability, bifurcation, numerical continuation method

中图分类号:

V226

聂宏, 魏小辉, 张明, 印寅, 尹乔之, 王勇. 飞机起降系统非线性动力学稳定性研究进展[J]. 航空学报, 2025, 46(5): 531229.

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图/表 18

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飞机起降系统非线性动力学稳定性研究进展

Research progress on nonlinear dynamic stability of aircraft landing system

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