浅析飞机起落架磁流变减摆器的设计流程

摘要：前轮摆振问题的存在，会影响到飞机的正常运行，需要积极采用磁流变减摆器加以应对和处理。想要充分发挥飞机起落架磁流变减摆器设计水平，需要科学合理把握好设计流程。本文主要从磁流变减摆器常用控制方法分析入手，重点介绍了飞机起落架摆振控制模型建设情况，还提出了硬件和软件两个部分的设计过程，为更好提升飞机起落架的安全稳定运行水平提供一定借鉴和参考。

关键词：飞机;起落架;磁流变减摆器;设计流程

0  引言

飞机实际运行中起飞、着陆滑跑会容易受到外力干扰的影响，前轮有偏离机轮中立位置、扭转方向和侧向产生相互耦合的剧烈振动，被称为前轮摆振。这一现象的存在无法确保飞机的稳定性和安全性，将油液减摆器安装在起落架上可以有效抑制摆振问题。但需要注意到的是，无法结合外负载变化调整好油液减摆器的输出阻尼力，是被动控制类型，在控制效果方面还有较大提升空间。积极使用磁流变减摆器输出阻尼力，则能够实时调整，是半主动控制类型，拥有良好的控制效果。

1  磁流变减摆器常用控制方法

起落架摆振属于自激振动，会产生一定的破坏性影响。在起落架机轮摆振控制，是通过加上一定外力，为合理调整好起落架的动力学性质，采用增加部分装置、结构或者子结构的方式，良好控制好结构的动力学响应情况。实际控制飞机起落架摆振情况时，主要划分为起落架摆振主动控制、被动控制、混合控制以及半主动控制四个方面。被动控制不需要外界能源保障作用力。油液式减摆器属于耗能元件，在机轮的摆动过程中，减摆器容易变形，存在往复运动的相对性速度，促进摆振的能量得以耗散，进而飞机起落架产生的动力反应有所减轻。采用主动控制方式，能够有效使用传感器，针对反馈结构的各项信息、外界环境的干扰信息进行收集和总结，通过半主动控制算法，输出较为适宜的作用力。在半主动控制方式应用过程中，最为重要的是选择到高效的半主动控制策略和装置。在磁流变阻尼器半主动控制算法应用中，包含智能控制算法和以实际状态理论模型为基础的控制算法。

2  建立飞机起落架摆振控制模型

磁流变减摆器在飞机起落架稳定运行中发挥着积极作用，其中磁流变液在外部磁场作用下，黏度、塑性以及流变性质都会产生较大转变。磁流变效应就是在这一基础上逐渐演变的性质情况。磁流变阻尼器属于可调控类型的装置，能够充分发挥磁流变液的各类优良特性，综合各项被动控制装备的优势，拥有明显可靠性，适应力也较强，在合理有效控制策略的基础上，能够达到主动减摆控制效果。磁流变阻尼器拥有着多个种类，按照活塞杆的作动方式可以划分为旋动型和直动型两个方面，而在工作模式方面，还拥有着剪切式、阀式、剪切阀式以及挤压流动式方面。

磁流变减摆器实际运行中，包含磁流变液响应时间、硬件电路响应时间以及磁流变减摆器自身响应时间方面。在磁场液体下，磁流变液拥有着一定反应时间，受到液体粘稠度、磁场性质以及磁性颗粒占据空间的影响。响应时间越短，越能够充分发挥减摆器的优势和作用，这其中就需要实现科学合理的结构设计工作，着重掌控好系统柔度、阻尼通道设计以及活塞运动速度等方面。当减摆器内部阻尼拥有较宽的阻尼间隙，所需要的响应时间也较长，而整个减摆器的活塞杆都会处在较低速度的运行状态中，响应速率会受到柔度的影响;而如果活塞杆保持着较高运行速率，且超过某个临界值，柔度产生的作用明显减少;而在减摆器运行速度持续加快的过程中，会按照级数减少响应时间，从而得到恒定值。针对起落架控制电路的实际响应时间进行分析和研究，能够发现，如果磁流变液拥有着良好稳定的使用性能，减摆器具备着合理性的运行结构，就需要着重控制好减摆器控制电路的具体响应时间，这是控制系统硬件电路中的设计要点。

在构建起落架减摆器模型的过程中，主要是按照半主动控制动力学模型进行的。飞机保持着一定速度滑跑，在外力因素如跑道不平、侧风以及操作不当等方面影响下，前轮偏离前进轴线，机轮具备一定的回复力和弹性作用，这样会导致机轮运行中产生偏转，并和前进的轴线方向产生着靠近趋势，而随着前进轴线恢复到一定状态，会受到惯性作用的影响，前轮会给轴线产生一定偏离。在反复性前进和偏离过程中，飞机前轮能够从飞机前进轴线出发，保持着左右摆动的运行状态，从而整个飞机前轮的运行轨迹会呈现出S形曲线状态。由此为基础，构建起非线性摆振数学模型，构建起飞机轮胎侧向运动方程和起落架支柱扭转动力学方程。在减摆力矩为零时，实施仿真活动，针对阻尼加以扭转可使得飞机保持着较好的运行速度，在这背景下机轮没有摆振情况。将扭转阻尼常数设置在K为-10时，运行速度设置为30m/s，飞机机轮会产生摆振效果，而磁流变减摆器的作用，会消除摆振问题。针对磁流变减摆器增加较大的电流，会产生较为明显的减摆情况。机轮摆角，轮胎触地情况会朝着侧向产生位移问题，减少滑移角，外加小电流效果明显;反之随着滑移角增加，采用外加大电流能够取得良好效果。机轮摆振拥有着较高运行状态，增加大电流效果更好。由此能够发现半主动控制方式可以更好支持磁流变减摆器的有效运行。

3  硬件和软件设计

3.1 硬件设计

第一，设计环节。实际设计飞机起落架磁流变减摆器，需要注重实施硬件设计工作。增加减摆器内部铁芯线圈电流，可以有效提高减摆器阻尼通道内部的磁场强度，而减摆器内部阻尼的阻力也会增加，反馈到最终层面，会表现出减摆器拥有较高的阻尼力输出效果。而随着电流减少的情况，减摆器的阻力也会呈现出有所降低的情况。结合这一运行原理，要合理性调节好线圈内部环路电流，从而针对减摆器的阻尼力加以调控。磁流变线圈是控制系统的负载，相当于电感串联电路、电阻，其中電感拥有着良好存储能量的作用，在减摆器线圈电流无法得到优异阶跃响应的情况下，电流实际需要的反应时间较长。细致深入分析磁流变减摆器的内在控制原理，能够发现首先要输入相应信号，采集传感器的运行信号;其次，针对信号预处理加以模拟，包含放大、滤波以及振幅等方面;再者，开展A/D转换效果;再者，实施DSP数字信号处理;再者，还要实施PWM平滑滤波处理效果，完善通信接口;最后，输出相应的运行信号。

第二，选择合适的器件。磁流变减摆器控制系统运行中，需要注重选择到有效合理的器件，主控制芯片中选择使用到数字信号处理芯片，充分发挥存储量大、准确度高以及转换效果较快的优势。在位移传感器方面选择中要选择到适宜整个运行系统的设备，动器输出位移中使用反馈测量方式，从飞机起落架磁流变减摆器的实际运行距离出发，结合磁流变减摆器行程，选择到最佳的传感器检测距离。

3.2 软件设计

积极构建起科学完善的软件开发平台，能够为有效支持飞机起落架磁流变减摆器的正常稳定运行，使用数字信号处理器软件代码编辑器，即CCS可以起到明显的工作效果。这一软件平台运行中，存在着一系列运行工具，能够支持开发和调试嵌入式应用活动的有效开展。CCS软件系统运行中，开发环节包含应用设计、原代码编译、工程文件配置以及单步调试方面。实际应用过程中，需要有效控制好整个磁流变减摆器运行中的软件结构，初始化处理好控制系统的参数和模块，确保全局变量定义工作有效开展，针对位移传感器初始位置加以准确检测，当出现复位信号时候能够开展初始化活动。

4  结束语

磁流变减摆器在飞机起落架整体运行过程中发挥着积极作用，能够有效支持整个起落架的安全稳定运行，避免前轮摆振问题的发生。实际设计飞机起落架磁流变减摆器的过程中，需要高度重视建立飞机起落架摆振控制模型，做好硬件部分和软件部分的设计工作。

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