應(yīng)用遺傳算法分析前起落架收放運(yùn)動(dòng)誤差

摘 要：前起落架的收放機(jī)構(gòu)必須按照設(shè)計(jì)的軌跡準(zhǔn)確靈活地運(yùn)動(dòng)，以確保起落架在放下和收起狀態(tài)能承受相應(yīng)的載荷。實(shí)際上前起落架的各桿件自身存在著制造誤差，其與前起艙的連接交點(diǎn)位置也存在著誤差。這些誤差在裝配過程中產(chǎn)生誤差傳遞和累積，使得起落架的收放終止位置產(chǎn)生偏離，導(dǎo)致與前起落架連動(dòng)的前起艙艙門無(wú)法關(guān)閉。本文采用遺傳算法結(jié)合尺寸鏈分析了前起落架的運(yùn)動(dòng)誤差，該方法既避免了判斷各組成環(huán)的增減性，又考慮到位置誤差的影響，實(shí)用性廣，精確度高。

關(guān)鍵詞：前起落架 收放運(yùn)動(dòng)誤差 遺傳算法

中圖分類號(hào)：V22 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）05（b）-0056-02

飛機(jī)飛行時(shí)，前起落架應(yīng)收起并鎖定于前起艙內(nèi)以減少阻力。飛機(jī)著陸和地面滑行時(shí)，起落架應(yīng)放下并上鎖以承受相應(yīng)的載荷，因此，前起落架的收放機(jī)構(gòu)必須按照設(shè)計(jì)的軌跡準(zhǔn)確靈活地運(yùn)動(dòng)。實(shí)際上，前起落架收放機(jī)構(gòu)的各桿件自身存在著制造誤差，其與前起艙的連接交點(diǎn)也存在著位置誤差。這些制造誤差以及位置誤差，在裝配過程中會(huì)產(chǎn)生誤差傳遞和累積，使得起落架的收放終止位置產(chǎn)生一定的偏離，導(dǎo)致與前起落架連動(dòng)的前起艙艙門無(wú)法關(guān)閉。因此非常有必要分析裝配后前起落架的運(yùn)動(dòng)誤差，由于前起落架收放機(jī)構(gòu)采用平面運(yùn)動(dòng)軌跡，所以該公差的確定需進(jìn)行平面尺寸鏈分析。

分析平面尺寸鏈時(shí)，一般將其沿某一方向進(jìn)行投影，轉(zhuǎn)化為線性尺寸鏈求解。當(dāng)平面尺寸鏈環(huán)數(shù)較多時(shí)，這種方法就顯得非常繁瑣。并且這種方法將夾角設(shè)定為恒定值，忽略了角度誤差對(duì)尺寸鏈中封閉環(huán)的影響，降低計(jì)算結(jié)果的精確性。對(duì)于不能進(jìn)行投影簡(jiǎn)化的平面尺寸鏈，文獻(xiàn)[1]采用全微分方法分析尺寸鏈方程，判斷增減環(huán)，代入相應(yīng)的組成環(huán)公差值得到封閉環(huán)的極值，這種方法概念清晰，計(jì)算簡(jiǎn)便。有些平面尺寸鏈問題難以建立尺寸鏈函數(shù)，文獻(xiàn)[2][3]利用矢量合成方法，根據(jù)運(yùn)動(dòng)條件及約束關(guān)系建立了矢量方程，然后采用微分法分析矢量方程可得到問題的解。上述方法都需要判斷尺寸鏈中的增減環(huán)，這是決定分析正確性的關(guān)鍵步驟，一旦判斷出錯(cuò)，分析將失去意義。文獻(xiàn)[4]將尺寸鏈中的尺寸公差信息用圖形方式表示，形成連續(xù)完整的多邊形尺寸鏈圖形，然后確定分段分析尺寸鏈的公差。該分析方法容易在計(jì)算機(jī)中實(shí)現(xiàn)，適用于分析各組成環(huán)排列整齊的尺寸鏈。文獻(xiàn)[5]利用區(qū)間數(shù)算法可以直接求出平面尺寸鏈封閉環(huán)的極限尺寸，能直觀地得出封閉環(huán)的公差值，還可求出封閉環(huán)方向角的公差值，可以解決平面尺寸鏈的問題，但是未考慮位置誤差的影響。前起落架的各桿件約束關(guān)系復(fù)雜，連接交點(diǎn)又存在著位置誤差，本文提出用遺傳算法分析其運(yùn)動(dòng)誤差。該方法避免了對(duì)復(fù)雜尺寸鏈方程求導(dǎo)以判斷各組成環(huán)的增減性，又考慮到位置誤差的影響，運(yùn)算過程簡(jiǎn)單，實(shí)用性廣，自動(dòng)化強(qiáng)，精確度高。

1 前起落架收放運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)

某型飛機(jī)前起落架模型如圖1所示，收放機(jī)構(gòu)的主要運(yùn)動(dòng)元件有上阻力桿、下阻力桿、鎖連桿、緩沖支柱、收放作動(dòng)筒、鎖作動(dòng)筒等。

前起落架簡(jiǎn)化后的收起和放下狀態(tài)如圖2所示。在圖2中的P8和P13交點(diǎn)間為鎖連桿，P3和P13交點(diǎn)間為上阻力桿，P13和P14交點(diǎn)間為下阻力桿，P14和P1交點(diǎn)間為緩沖支柱。各桿件在制造過程中不可避免的產(chǎn)生尺寸誤差，前起落架與前起艙的連接交點(diǎn)P3和P8存在著位置誤差。這些尺寸誤差以及位置誤差，在裝配中會(huì)產(chǎn)生誤差傳遞和累積，使得起落架的收放終止位置產(chǎn)生一定的偏離，如圖2中虛線所示的放下狀態(tài)，當(dāng)上、下阻力桿存在長(zhǎng)度誤差時(shí)，前起落架裝配中各桿件協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)，使得緩沖支柱的放下角度產(chǎn)生了誤差。

3 前起收放機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)誤差分析

3.1 建立尺寸鏈方程

3.2 尺寸鏈方程求解方法

3.3 分析計(jì)算結(jié)果

某型飛機(jī)前起落架的各交點(diǎn)坐標(biāo)和及各桿件的設(shè)計(jì)尺寸如表1所示。

4 結(jié)論

本文根據(jù)幾何約束關(guān)系，建立了適用于前起落架收起和放下兩種狀態(tài)下的尺寸鏈方程，在該方程中可同時(shí)將各桿件的尺寸公差和各交點(diǎn)的位置公差考慮在內(nèi)。為了得到前起落架收放機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)誤差，采用遺傳算法搜索尺寸鏈方程的最優(yōu)值，從而避免了對(duì)尺寸鏈方程求導(dǎo)判斷各組成環(huán)的增減性，過程簡(jiǎn)單，結(jié)果可靠。

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