350 rub
Journal Nonlinear World №10 for 2011 г.
Article in number:
Main landing gear shimmy investigation using dry friction multicomponent model
Authors:
S. I. Zhavoronok, A. A. Zagordan
Abstract:
The wheel-s rolling instability of rigidly fixed main landing gear on initial landing run-s stages when the nose wheel has no contact with runway-s surface has been observed in practice and has no theory based on traditional non-holonomic constraint model of deformable wheel. The yaw instability with progressive rising of the oscillation-s amplitude can be observed at the first stage of wheel-runaway contact, so that the non-holonomic constraint in the contact spot center is incorrect due to the finite angular acceleration of the wheel and the wheel-s slip, and the wheel deformations are small. The special software using deformable wheel model in this problem-s solution are also ineffective. V. F. Zhuravlev and D. M. Klimov have the new holonomic model for the approximately rigid wheel formulated using the multi-component dry friction model. It was supposed that the dry friction has main effect to the rolling stability. Using of this model for initial rolling stages can be more accurate than the classic models of deformable wheel. Some results of both theory and experimental study of main landing gear instability are presented. A new model of the main landing gear with both longitudinal and lateral overhang is constructed using the multi-component Contensou-Erismann dry friction theory and Zhuravlev-s solution for the wheel-runaway contact spot and nonlinear motion equations are derived. A pile driver stand test for the landing gear has been made physically and simulated numerically using the proposed model and the qualitative correspondence of theory and experiment has been shown. To achieve the quantitative correspondence the fictive damping factors of the mathematical model have been calibrated to have the plays approximated accounting. After the calibration based on special test the quantitative correspondence of stand test and theoretical solution has been shown. Using the theory and experimental data comparative analysis it has been proved that the new shimmy model based on the dry friction multicomponent model can quite adequately characterize the main landing gear wheel-s rolling instability and it can be used to model the initial stage of plane landing. Using the landing numerical simulation it was theoretically confirmed the observed effect of wheel hunting oscillations amplitude rising after its spinning.
Pages: 646-656
References
  1. Келдыш М. В. Шимми переднего колеса трехколесного шасси // Труды ЦАГИ. 1945. № 564.
  2. Гоздек В. С. Расчет и испытания ориентирующихся колес самолета на шимми // Руководство для конструкторов самолетов и крылатых ракет. 1962. Т. IV. Вып. II.
  3. Гоздек В. С. К постановке задачи о взаимодействии с землей катящегося колеса с упругой шиной при его колебаниях // Докл. АН СССР. 1969. № 5. С. 186.
  4. Гоздек В. С. Об уравнениях качения колеса с упругой шиной // Ученые записки ЦАГИ. 1984. Т. XV. № 2.
  5. MSC.Software ADAMS. Материалы московского представительства MSC. Software, www.mscsoftware.ru, 2009.
  6. Журавлев В. Ф., Климов Д. М. О механизме явления шимми // Докл. АН РФ. 2009. Т. 428. № 6. С. 761-764.
  7. Журавлев В. Ф., Климов Д. М. Теория явления шимми // Изв. РАН, МТТ. 2010. № 3. С. 22-29.
  8. Hertz, H., Über die Berührung fester elastischer Körper. J. Reine und Angewandte Mathematik.1882. V. 92. Р. 156-171.
  9. Contensou, P., Couplage entre frottement de glissement et frottement de pivotement dans la théorie de la toupie // Kreiselprobleme Gydrodynamics: IUTAM Symposium, Celerina. Berlin: Springer. 1963. P. 201-216. (Контенсу П. Связь между трением скольжения и трением верчения и ее учет в теории волчка // Проблемы гироскопии. М: Мир. 1967. С. 70-77).
  10. Erismann, Th., Theorie und Anwendungen des echten Kugelgetriebes // Z. Angew. Math. Phys. 1954. V. 5. P. 355-388.
  11. Журавлев В. Ф. Основы теоретической механики. Изд. 2-е, перераб. М: Физматлит. 2001.
  12. Журавлев В. Ф. О модели сухого трения в задаче качения твердых тел // ПММ. 1998. Т. 62. Вып. 5. С. 762-767.
  13. Журавлев В. Ф.Закономерности сухого трения при комбинации скольжения и верчения // Изв. РАН. МТТ. 2003. № 4. С. 81-88.
  14. Журавлев В. Ф., Киреенков А. А. О разложениях Паде в задаче о двумерном Кулоновом трении // Изв. РАН. МТТ. 2005. № 2. С. 3-13.
  15. Хайрер Э., Нерсетт С., Ваннер Г. Решение обыкновенных дифференциальных уравнений. Нежесткие задачи. М.: Мир. 1990.