一种考虑起落架压缩量的直升机船上侧翻稳定性计算方法技术

本发明专利技术属于直升机总体领域，涉及一种考虑起落架压缩量的直升机船上侧翻稳定性计算方法。该方法包括：考虑直升机受到的舰船摇摆运动因素、风载因素，确定直升机起落架受到上述因素影响后，两侧压缩量的变化；依据上述两侧压缩量的变化，计算受起落架影响后直升机的新重心坐标；根据新重心坐标，计算直升机的稳定力矩和倾覆力矩；对比稳定力矩和倾覆力矩，确定直升机是否发生侧翻。定直升机是否发生侧翻。定直升机是否发生侧翻。

【技术实现步骤摘要】
一种考虑起落架压缩量的直升机船上侧翻稳定性计算方法


[0001]本专利技术属于直升机总体领域，涉及一种考虑起落架压缩量的直升机船上侧翻稳定性计算方法。

技术介绍

[0002]现有技术一种直升机舰面自由停放稳定性计算方法公开了直升机舰面倾覆稳定性和侧滑稳定性的计算方法，但未考虑直升机起落架压缩量对侧翻的影响，使得计算结果不真实，按这一方法计算会导致直升机在船上存在侧翻的风险。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的：本专利考虑了直升机起落架压缩量的影响，使计算结果更接近实际。
[0004]本专利技术的技术方案：
[0005]一种考虑起落架压缩量的直升机船上侧翻稳定性计算方法，包括：
[0006]考虑直升机受到的舰船摇摆运动因素、风载因素，确定直升机起落架受到上述因素影响后，两侧压缩量的变化；
[0007]依据上述两侧压缩量的变化，计算受起落架影响后直升机的新重心坐标；
[0008]根据新重心坐标，计算直升机的稳定力矩和倾覆力矩；
[0009]对比稳定力矩和倾覆力矩，确定直升机是否发生侧翻。
[0010]对于直升机一侧侧翻的判断，考虑直升机受到的舰船摇摆运动因素、风载因素，确定直升机起落架受到上述因素影响后，两侧压缩量的变化，包括：
[0011]对于本次迭代，根据上次迭代得到的该侧主起落架和辅助起落架的接地点坐标，计算主起落架分别到辅助起落架的距离；
[0012]对倾覆临界状态时受压侧主起落架和辅助起落架所承担的垂向载荷进行受力分析，建立基于该侧倾转轴的平衡方程，平衡方程为：
[0013][0014]其中，Fz为直升机受到的垂向合力，Mp为直升机绕p轴的力矩，p轴垂直于倾转轴；F
fuzu
为辅助起落架垂向支反力，F
zhu
为主起落架垂向支反力；M
windp
为风载绕p轴的力矩，n
z
为垂向惯性过载，d
zf
为该侧主起落架到辅助起落架的距离，d
p
为重心到p轴的水平距离，F
windz
为风载垂向分量，d
h
为重心高度；n
xy_p
为垂直于p轴的水平过载，方向指向p轴；倾转轴为该侧主起落架接地点与辅助起落架接地点之间的连线；M为直升机的质量，g为重力加速度；
[0015]根据上述平衡方程，求解该侧的辅助起落架垂向支反力、主起落架垂向支反力；
[0016]通过已知的该侧起落架缓冲支柱和轮胎的静压曲线，计算该侧的主起落架和辅助起落架的压缩量，从而计算直升机的新重心坐标、各起落架的接地点新坐标。
[0017]计算直升机的新重心坐标，包括：
[0018]当一侧主起落架压缩时，直升机发生偏转，以辅助起落架接地点为转动中心，设纵向偏转角度为α，横向偏转角度为β；
[0019]根据算该侧的主起落架和辅助起落架的压缩量，在舰船坐标系下计算偏转前各起落架的接地点坐标；
[0020]以在舰船坐标系下转转后两侧前起落架的接地点垂向坐标为0为条件，计算α和β；
[0021]根据α、β、原重心坐标、上次迭代得到的两侧主起落架和辅助起落架的接地点坐标，计算出偏转后新的重心坐标。
[0022]计算α和β，包括：
[0023]将上述条件、在舰船坐标系下偏转前各起落架的接地点坐标带入下式，得到α和β，下式为：
[0024][0025][0026][0027]为偏转前左侧起落架的接地点坐标；为偏转后左侧起落架的接地点坐标；T为转换矩阵；为偏转前右侧起落架的接地点坐标；为偏转后右侧起落架的接地点坐标。
[0028]偏转后新的重心坐标、各起落架的接地点新坐标的计算公式为：
[0029]Coord
Gnew
＝T(Coord
G
‑
Coord
fuzu_d
)+Coord
fuzu_d
；
[0030]Coord
leftnew
＝T(Coord
left_d
‑
Coord
fuzu_d
)+Coord
fuzu_d
；
[0031]Coord
rightnew
＝T(Coord
right_d
‑
Coord
fuzu_d
)+Coord
fuzu_d
；
[0032]Coord
fuzunew
＝Coord
fuzu_d
；
[0033]其中，Coord
Gnew
为新的重心坐标，Coord
leftnew
为左侧起落架的接地点新坐标，Coord
rightnew
为右侧起落架的接地点新坐标，Coord
fuzunew
为辅助起落架的接地点新坐标，Coord
left_d
、Coord
right_d
、Coord
fuzu_d
为上次迭代得到的左侧、右侧和辅助起落架的接地点坐标。
[0034]从而计算直升机的新重心坐标、各起落架的接地点新坐标之后，所述方法还包括：
[0035]当新重心坐标和原重心坐标的差值小于预设门槛值，停止迭代。
[0036]对于左倾判断，
[0037]n
xy_p
＝
‑
n
x
cosθ
‑
n
y
sinθ；
[0038]M
windp
＝M
wind_x
sinθ
‑
M
wind_y
cosθ；
[0039][0040]其中，x
f
、y
f
为辅助起落架坐标，x
l
、y
l
为左侧起落架坐标，n
x
为直升机纵向过载，n
y
为直升机侧向过载，M
wind_x
为纵向风载，M
wind_y
为侧向风载。
[0041]对于右倾判断，
[0042]n
xy_p
＝
‑
n
x
cosθ+n
y sinθ；
[0043]M
windp
＝
‑
M
wind_x
sinθ
‑
M
wind_y cosθ；
[0044]附图说明
[0045]图1a为直升机倾覆轴示意图。
[0046]图1b为直升机倾覆轴示意图。
[0047]图1c为直升机倾覆轴示意图。
[0048]图2为稳定力示意图。
[0049]图3为倾覆力示意图。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑起落架压缩量的直升机船上侧翻稳定性计算方法，其特征在于，包括：考虑直升机受到的舰船摇摆运动因素、风载因素，确定直升机起落架受到上述因素影响后，两侧压缩量的变化；依据上述两侧压缩量的变化，计算受起落架影响后直升机的新重心坐标；根据新重心坐标，计算直升机的稳定力矩和倾覆力矩；对比稳定力矩和倾覆力矩，确定直升机是否发生侧翻。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对于直升机一侧侧翻的判断，考虑直升机受到的舰船摇摆运动因素、风载因素，确定直升机起落架受到上述因素影响后，两侧压缩量的变化，包括：对于本次迭代，根据上次迭代得到的该侧主起落架和辅助起落架的接地点坐标，计算主起落架分别到辅助起落架的距离；对倾覆临界状态时受压侧主起落架和辅助起落架所承担的垂向载荷进行受力分析，建立基于该侧倾转轴的平衡方程，平衡方程为：其中，Fz为直升机受到的垂向合力，Mp为直升机绕p轴的力矩，p轴垂直于倾转轴；F
fuzu
为辅助起落架垂向支反力，F
zhu
为主起落架垂向支反力；M
windp
为风载绕p轴的力矩，n
z
为垂向惯性过载，d
zf
为该侧主起落架到辅助起落架的距离，d
p
为重心到p轴的水平距离，F
windz
为风载垂向分量，d
h
为重心高度；n
xy_p
为垂直于p轴的水平过载，方向指向p轴；倾转轴为该侧主起落架接地点与辅助起落架接地点之间的连线；M为直升机的质量，g为重力加速度；根据上述平衡方程，求解该侧的辅助起落架垂向支反力、主起落架垂向支反力；通过已知的该侧起落架缓冲支柱和轮胎的静压曲线，计算该侧的主起落架和辅助起落架的压缩量，从而计算直升机的新重心坐标、各起落架的接地点新坐标。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，计算直升机的新重心坐标，包括：当一侧主起落架压缩时，直升机发生偏转，以辅助起落架接地点为转动中心，设纵向偏转角度为α，横向偏转角度为β；根据算该侧的主起落架和辅助起落架的压缩量，在舰船坐标系下计算偏转前各起落架的接地点坐标；以在舰船坐标系下转转后两侧前起落架的接地点垂向坐标为0为条件，计算α和β；根据α、β、原重心坐标、上次迭代得到的两侧主起落架和辅助起落架的接地点坐标，计算出偏转后新的重心坐标。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，计算α和β，包括：将上述条件、在舰船坐标系下偏转前各起落架的接地点坐标带入下式，得到α和β，下式为：为：
为偏转前左侧起落架的接地点坐标；为偏转后左侧起落架的接地点坐标；T为转换矩阵；为偏转前右侧起落架的接地点坐标；为偏转后右侧起落架的接地点坐标。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，偏转后新的重心坐标、各起落架的接地点新坐标的计算公式为：Coord
Gnew
＝T(Coord

【专利技术属性】
技术研发人员：刘海，简成文，吴远飞，
申请(专利权)人：中国直升机设计研究所，
类型：发明
国别省市：