LMS工程咨询为空客A380的Goodrich起落架实现模态试验

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欢迎访问e展厅 展厅 8 航空与航天设备展厅 直升机, 无人机, 航空发动机, 航空材料, 飞机座椅, ... 在古德里奇公司(Goodrich)位于加拿大安大略省奥克维尔(Oakville)测试装置的超级台架内，LMS工程咨询顾问们对空客A380的机身起落装置进行试验模态分析(EMA)。重达12,000磅的机身起落装置被悬挂在离地面12英尺的位置上，他们对其施加高达1,000N的猝发随机激励和步进正弦激励。在自由状态和满负荷下，由试验数据提取的主要起落架模态振型，可用于支持空客研究飞机结构，并有助于工程师们验证由Goodrich公司起落架部创建的有限元模型。 世界最大的起落架系统供应商 Goodrich公司起落架的历史可以追溯至1926年，当时的Clevelang Pneumatic公司（现在是Goodrich公司的一部分）推出了首个油气起落架结构。Goodrich公司在1999年兼并了Menasco，成为世界上最大的起落架供应商。现在，Goodrich公司为世界主要的航空公司提供起落装置系统，包括Agusta，空客，波音，Bombardier，Gulfstream和Lockheed Martin。 Goodrich起落装置的成功之处在于每个起落装置都要安装在设备上，通过起飞和降落的测试。空客A380在加载了乘客、行李和燃料之后重达1,300,000磅，因此这种双层喷气式客机对起落装置的设计和开发上都提出了严格的要求。为了确保超大型飞机能够安全舒适的起飞、降落和滑行，空客公司选择了Goodrich公司，为A380开发并生产起落装置。 依赖于LMS专业的模态试验技术 为了更好地支持右机身起落装置系统的结构试验任务，Goodrich公司与LMS美国的工程咨询部签署了合作协议。“LMS公司的任务是对起落装置系统进行试验模态分析，这使得Goodrich公司能够验证相当复杂的机械系统的有限元模型，”Goodrich Oakville起落装置测试场负责起落装置性能的Alvin Fong经理表示。“6轮起落装置系统重约12，000磅，完全伸展开的尺寸超过25英尺。在起落装置系统开发的过程中，我们的任务就是满足所需的模态稳定性和结构特性，以确保起落装置在它的使用周期内，能够安全地适应所有载荷和不同的工作环境。” A380起落装置的结构试验是采用Goodrich公司在Oakvill的飞机起落装置测试设施进行的。这套设施的内部安放了用于结构测试的超级台架，巨大的钢制台架构成九个试验舱，每个舱能够对一个A380机身起落架或者翼下起落架进行测试。整个超级台架结构安装在一个面积相当于两个足球场大深约三英尺的场地中。进行模态试验的机身起落装置几乎占据了其中一个试验舱的所有空间。钢质试验装置能够将巨大的前起落装置以自由状态悬挂起来。试验设置还要求LMS制作两个实体台，每个实体台灌注了5,000磅的混凝土。为了防止起落装置连接处的自由晃动，LMS顾问使用软的弹性皮带对前起落装置施加垂直方向的静载。整个测试系统包括大型的SCADAS316硬件，和LMS Test.Lab软件，包含LMS PolyMAX模态参数识别模块。LMS设备还能够控制并管理激振器的激励。 验证模态试验设置的正确性 为了能够对大型的试验样机提供足够的激振能量来实现模态试验，LMS工程顾问们安装了多个激振器。两套电子动态激振器，能够产生峰值为1,000N的激励，通过调节能够提供猝发随机激励和步进正弦激励。在最初的模态试验，试验设备显示大约有8Hz的纵向振动。由于这些主要振动的频率在0至10Hz之间，这也是起落装置模态试验所关注的频率范围，工程师能够观察到吊耳和试验装置之间明显的耦合振动模态。在试验的整个过程中，为了密切关注试验装置的影响，LMS工程师们在起落架装置的模态试验几何结构上增加了很多试验设备测试点。 为了进一步验证模态试验设置的质量，LMS工程顾问进行了自功率谱估计，以及频响函数相关性和互易性估计。这些检测能够显示出是否所有的输出都是由输入引起的，以及激励和测量点的位置是否选取合适。前后两个激振器激励的自功率谱表明了两者输入的激励具有足够的激励水平，能够激励出所关注频带内的所有频率。“在评估结构FRF相关性和互易性时，两个猝发随机激振器输入的激振力在特定的5N至15N之间时，使得起落装置在静态和其他状态下，仅仅产生有限的非线性特性，”Paul Weal，LMS工程咨询部业务扩展经理，解释说。“随着步进正弦激励水平的逐渐增加，从200N增至1,000N，我们能够鉴别出很强的非线性特性，主要是由于巨大的起落装置连接处存在微小的间隙。若施加的力达到最大，会导致非常明显的弯曲和扭转，甚至能够测量出1英寸的位移。使用激振点FRF功能，我们能够对由于激振力增大所引起的非线性特性进行量化。” 选择起落装置的模态振型 实际的模态分析试验工作开始于起落架装置模态振型的选取。LMS工程咨询顾问通过LMS Test.Lab显示所有的测量FRF的求和，能够快速了解模态共振的情况。根据采集获取的数据，使用LMS独特的LMS PolyMAX能够提取相互独立的模态参数。然后这些模态参数通过计算能够拟合出频响函数。在测量的频响函数和拟合频响函数之间具有很好的相关性，这表明LMS模态分析方法能够精确地重建测量获得FRF。 Fong表示：“起落装置静止状态获取的最显著的振型是纵向、横向和扭转共振，频率低于15Hz。而在其他状态下，能够鉴定出的纵向、横向和扭转振型频率都比静态的频率低。总而言之，测量的模态频率要低于他们预测的频率。这个项目很好地验证了Goodrich公司为新的A380开发的右起落装置的模态特性。从试验数据提取的主要模态振型还可以用于验证Goodrich公司的起落架装置有限元模型，并且能够支持空客公司的结构诊断问题。” 支持起落装置和整机仿真 这个项目还能够了解超级台架对实际的起落装置模态振型的潜在动态影响，并且证实了进一步测试起落装置和试验装置之间连接点处模态特性的重要性。模态分析显示起落装置和试验装置之间存在强烈的耦合共振特性，特别是在5至8Hz之间。“试验模态分析有助于我们改善前起落装置的虚拟模型，有利于对其进行稳定性研究和结构分析。”Fong总结说。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (11/4/2008)