朱贺 李希扬 强勋

摘要：本文选择对B737飞机主起落架的侧撑杆进行研究，首先在对侧撑杆进行建模的时候选择Solidworks软件建立了适合于有限元分析的简化模型，将此模型导入ANSYS软件中，收集相应的真实工况数据，进行有限元分析。

关键词：B737；起落架；侧撑杆；有限元分析

随着当代大型飞机结构尺寸越来越大，起飞重量也随之增加，这使得大飞机起落架与中小型飞机起落架相比在结构柔性、地面载荷、结构布局形式、缓冲性能、疲劳寿命、可靠性、维修性、保障性、减重、降噪和操纵方式等方面都有自身鲜明的特点。

作为飞机系统一部分的飞机起落架系统，就像飞机的“脚”一样，是飞机不可或缺的部分，它的正常工作与否对飞机的安全不容忽视。对民用飞机而言，起落架系统故障主要会导致航班延误、取消等影响正点率、飞机着陆冲出跑道和飞机中断起飞等事件，更严重的可能会危及飞行安全。

根据不完全统计，最近几十年来，民航飞机发生了上千起事故，在这些事故中，由于起落架的原因而导致飞机事故的次数就占了百分之三十以上，具体原因主要是结构上的破坏和疲劳断裂等。所以，对飞机起落架进行强度分析就显得尤为重要，这样不仅可以使起落架强度提高，还使得起落架受力更加合理。

1 侧撑杆模型的建立

在有限元建模阶段，需要对实际研究对象进行合理的简化处理，这里的合理性条件包括：如实的反映结构的几何形状，正确的定义各部件的材料属性，满足传力关系与边界条件。在有限元分析中需要弄清楚有研究的的重点是什么，哪些地方可以弱化。简化处理中，要注意许多细节：对于几何形状的简化，需要分清哪些局部地方的形狀可以不用考虑，最好避免出现过于不规则的几何形状；其次对物理模型受到的真实载荷进行简化处理，既要能够模拟真实受力，也要便于后续载荷的施加，分清哪些可以看成是集中载荷，哪些必须使用分布载荷；对于结构的约束如何模拟，需要根据实际情况确定是采用固定约束，还是只约束某些自由度；对于结构的材料需要考虑选取什么样的材料模型进行模拟；另外需要根据单元理论选择可以描述结构的特性的单元，是选用梁、板还是壳单元，或是其它单元。有限元建立的模型要便于后续单元划分，才能建立理想的有限元模型。解决以上这些问题后，也就完成了有限元建模过程。

根据真实测得的B737侧撑杆的尺寸数据，在solidworks软件中建立上侧杆、下侧杆和连接件的三维模型并装配在一起，可以得到如图1所示的侧撑杆整体的三维模型。

2 有限元分析

将侧撑杆模型导入ANSYS中，设置材料属性，各部分采用的选择的材料都是一样的，为Titanium Alloy，杨氏模量（9.6E+10Pa），泊松比（0.36），密度（4620Kg/m∧3）。

在飞机准备降落的时候，起落架从起落架舱中伸出，此时侧撑杆上下两部分是呈一条直线的，在飞机着陆过程中上部侧撑杆受力最大的部分是上下三个耳片和连接在一起的部分。侧撑杆在现实中受力是非线性的，而在本文中对侧撑杆的研究是在静力情况下，所以这种情况下就得采用起落架在着陆时的极限情况，比如重着陆，在这个前提下所得出的结果是侧撑杆所能受的最大的应力。在查阅资料之后得出B737飞机极限着陆所能承受的力为506758N，估算飞机轮胎接地面积大概为120000mm2，根据压强计算公式P=F/S所计算，在本次研究中对侧撑杆受力最大的三个部分施加的压力为6MPa，在这个载荷下得到的应力应变云图如图所示。

3 结论

在应力图中我们可以很明显的看到侧撑杆上下两部分的三个耳片已经明显变形，而且图中已经标示出了受力极限和受力最小的部位，三个耳片能承受的最大的压力为16.402MPa。在这个极限压力下我们可以得到应变云图如图3所示，从图中左侧数据可以看出耳片上变形的部位的位移量为000019796mm/mm。

当前设计的B737飞机主起落架侧撑杆的结构，在降落时的极限工况下能保证起落架结构的安全。

参考文献：

[1]高泽迥，张日新.三维机身起落架着陆冲击力学模型[J].航空学报，1991，8：005.

[2]牟让科，罗俊杰.飞机结构弹性对起落架缓冲性能的影响[J].航空学报，1995，16（2）：205208.

[3]Lixuan Lu，Jianhe Lei.Design and reliability prediction of a distributed landing gear control system[J].Aircraft Engineering and Aerospace Technology，2010，Vol.82 （1）：153178.

基金项目：中国民用航空飞行学院青年科研基金（Q2016112）

作者简介：朱贺（1991），男，汉族，河南周口人，硕士，助教，研究方向：飞行器制造。