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起落架前轮摆振

/nose wheel shimmy of landing gear/
条目作者宋巧治牟让科
条目作者宋巧治

宋巧治

牟让科

牟让科

最后更新 2022-12-27
浏览 182
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飞机在起飞和着陆滑跑过程中,前轮可能出现的一种非稳定的自激振动

英文名称
nose wheel shimmy of landing gear
所属学科
航空宇航科学与技术

摆振现象可能发生于飞机或车辆的可操纵轮,其左右晃动的模式,因和20世纪20~30年代非洲裔美国人所跳的一种舞蹈“shimmy”相像,因此而得名。

飞机起落架前轮摆振是一种有害的自激振动。一旦发生摆振,轻则引起飞机仪表振动,导致飞行员视线模糊,重则造成飞行操纵困难,甚至会引起起落架或机体结构破坏,导致飞行事故。按照发生的原因,起落架前轮摆振分为“结构型”摆振、“轮胎型”摆振和“间隙型”摆振。“结构型”摆振主要是因为起落架减摆系统刚度不足,而减摆阻尼过大引起;“轮胎型”摆振是因为减摆系统阻尼不足引起;“间隙型”摆振主要是因为起落架减摆系统存在间隙而引起的。

起落架前轮摆振是由多种形式的刚体运动和弹性变形相互耦合所产生的,图中简要地描绘了摆振发生的机理:机轮受侧向干扰力时,前轮支柱(也可能有机身前段的弹性影响)可以发生弹性变形,如图a所示。轮轴随之倾斜,机轮也就离开滑行方向产生侧向偏转,此时伴随轮胎变形,如图b、图c所示。干扰力移除之后,支柱的弹性恢复力使机轮逐渐转向原来的运动方向,同时机轮向反方向偏转。此后机轮的运动路线是一条“S”形的轨迹,形成周期性的摆振,如图d所示。如果飞机滑跑速度较小,这种振荡可自行收敛。但当滑行速度超过某个临界值后,激振力大于阻尼力时,这种振荡呈发散趋势,振幅将越来越大。维持这种自激振动的能量由飞机滑跑过程中地面作用于轮胎上的力和力矩所提供。

前轮摆振机理图前轮摆振机理图

  • 强宝平.飞机结构强度地面试验.北京:航空工业出版社,2014.

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