輕型飛機(jī)縱向操縱系統(tǒng)參數(shù)化設(shè)計(jì)與仿真研究

黃國龍+張利國

摘要：據(jù)統(tǒng)計(jì)，全世界目前共有40萬架輕型飛機(jī)。由于這種飛機(jī)具有輕便、安全、使用要求低、能在草地起降、易于操作、價(jià)格低廉等特點(diǎn)，在國內(nèi)外被廣泛用于私人飛行、公務(wù)飛行、商業(yè)運(yùn)輸?shù)扔猛?。文章通過對(duì)輕型飛機(jī)操縱系統(tǒng)的參數(shù)特征進(jìn)行分析，以CATIA軟件為基礎(chǔ)，對(duì)其零部件進(jìn)行參數(shù)化建模，Adams為系統(tǒng)仿真工具，建立操縱系統(tǒng)的常備零件庫，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的快速研發(fā)。

關(guān)鍵詞：輕型飛機(jī)；縱向操縱系統(tǒng)；建模；參數(shù)化；仿真

中圖分類號(hào)：V221 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2014）33-0033-03

隨著現(xiàn)代飛機(jī)輕型化時(shí)代的來臨，包括飛行空域的不斷開放，越來越多的輕型、小型飛機(jī)進(jìn)入人們的生活中。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全世界目前共有40萬架輕型飛機(jī)。由于這種飛機(jī)具有輕便、安全、使用要求低、能在草地起降、易于操作、價(jià)格低廉等特點(diǎn)，在國內(nèi)外被廣泛用于私人飛行、公務(wù)飛行、商業(yè)運(yùn)輸?shù)扔猛尽Ｕ驗(yàn)檩p型飛機(jī)的市場(chǎng)化需要，使得輕型飛機(jī)的設(shè)計(jì)更加多樣化，也更加簡單化。例如，一款新型、小型飛機(jī)的設(shè)計(jì)只是單純?yōu)樗饺孙w行提供，但是根據(jù)不同人員有其不同的設(shè)計(jì)要求，其設(shè)計(jì)原理上是大同小異，也許只是部分設(shè)計(jì)尺寸的改變，但是即使設(shè)計(jì)一款小型飛機(jī)，包括整機(jī)的設(shè)計(jì)、操縱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)等工作，如果根據(jù)不同人員的不同設(shè)計(jì)要求來改變飛機(jī)的整體設(shè)計(jì)尺寸或者改變某一部分的設(shè)計(jì)尺寸，也要十分龐大的設(shè)計(jì)工作量。本文結(jié)合輕型飛機(jī)操縱系統(tǒng)中人員設(shè)計(jì)實(shí)際需求，雖然不像大飛機(jī)操縱系統(tǒng)那樣操縱復(fù)雜，但是其最終目的是實(shí)現(xiàn)飛機(jī)俯仰和滾裝的操縱。在實(shí)際操作中，空間運(yùn)動(dòng)復(fù)雜，其設(shè)計(jì)不可能一次甚至幾次就能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，要在不斷反復(fù)嘗試中得到最佳設(shè)計(jì)結(jié)果。因此在設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)零部件的參數(shù)化設(shè)計(jì)，掌握其參數(shù)化設(shè)計(jì)方法，建立自己的零部件常用設(shè)計(jì)庫，將會(huì)進(jìn)一步提高設(shè)計(jì)的

效率。

CATIA（Computer Aided Tri-Dimensional Integrated Analysis）軟件是航空航天、汽車領(lǐng)域中市場(chǎng)占有率最高的CAD/CAM軟件，在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)功能上有著一定的優(yōu)勢(shì)，CATIA用戶可以根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)工作中經(jīng)常要用到的一些標(biāo)準(zhǔn)零部件和同構(gòu)零件，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)件和同構(gòu)件的參數(shù)化設(shè)計(jì)，建立用戶自己的常用零件庫，不僅可以減少設(shè)計(jì)時(shí)間，減少不必要的重復(fù)勞動(dòng)，而且可以避免使用標(biāo)準(zhǔn)零件庫時(shí)的其他問題。

1 零件參數(shù)化設(shè)計(jì)

在參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，設(shè)計(jì)人員根據(jù)工程關(guān)系和幾何關(guān)系來指定設(shè)計(jì)要求。在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，不同型號(hào)的產(chǎn)品往往只是尺寸不同而結(jié)構(gòu)相同，映射到幾何模型中，就是幾何信息不同而拓?fù)湫畔⑾嗤?。飛機(jī)操縱系統(tǒng)設(shè)計(jì)是進(jìn)行飛機(jī)設(shè)計(jì)的一個(gè)重要組成部分。由于在飛機(jī)設(shè)計(jì)階段飛機(jī)的各項(xiàng)設(shè)計(jì)部分經(jīng)常需要修改，因此如何快速地生成飛機(jī)操縱系統(tǒng)三維模型是一個(gè)必須解決的問題。CATIA V5軟件環(huán)境下，可利用軟件提供的相應(yīng)功能函數(shù)編輯零件的參數(shù)表達(dá)式，即修改參數(shù)值，從而改變幾何實(shí)體，實(shí)現(xiàn)零件參數(shù)化。在進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)的同時(shí)應(yīng)注意零件坐標(biāo)系的選擇制定，提前制定方向信息，方便零件在常用零件庫中的正確調(diào)用。

2 某輕型飛機(jī)縱向操縱系統(tǒng)主要零構(gòu)件幾何參數(shù)分析

2.1 手操縱機(jī)構(gòu)

飛機(jī)操縱系統(tǒng)中手操縱機(jī)構(gòu)的作用是駕駛?cè)藛T通過前、后推拉桿實(shí)現(xiàn)飛機(jī)的升降舵操縱，從而實(shí)現(xiàn)飛機(jī)的俯仰飛行；通過駕駛?cè)藛T的左、右壓桿來實(shí)現(xiàn)飛機(jī)的副翼操縱，從而實(shí)現(xiàn)飛機(jī)的滾轉(zhuǎn)飛行。通常情況下手操縱機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式主要有直桿式和彎桿式。直桿式手操縱機(jī)構(gòu)主要的三個(gè)特征參數(shù)包括桿的直徑、桿的長度、固定孔直徑；彎桿式手操縱機(jī)構(gòu)主要的四個(gè)特征參數(shù)包括桿的直徑、桿的長度、彎桿的彎曲半徑、固定孔直徑。

2.2 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)

飛機(jī)操縱系統(tǒng)中的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主要包括傳動(dòng)桿和推拉鋼索，用來傳遞系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)。傳動(dòng)桿由兩端套筒固定連接裝置以及管材構(gòu)成，通常情況下推拉鋼索具體結(jié)構(gòu)由軟軸、套管、推拉桿接頭總成、密封件等組成。傳動(dòng)桿的特征參數(shù)包括兩端套筒固定裝置的外徑、內(nèi)徑、厚度以及套筒與鋼索或者其他執(zhí)行機(jī)構(gòu)連接耳片半徑、角度和厚度、孔直徑等。另外，套筒底端固定，在此不用另行提取特征參數(shù)。推拉鋼索的特征參數(shù)包括軟軸鋼索直徑及長度、鋼桿直徑及長度、空行程等。

2.3 執(zhí)行機(jī)構(gòu)

飛機(jī)操縱系統(tǒng)中的執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括搖臂等部件，用來執(zhí)行傳動(dòng)機(jī)構(gòu)對(duì)翼面等的操縱。其特征參數(shù)包括雙搖臂提取的耳片孔徑及厚度、搖臂半徑和搖臂厚度。在執(zhí)行機(jī)構(gòu)中還包括其他結(jié)構(gòu)形式，在這里不做闡述。

3 利用CATIA機(jī)械零件參數(shù)化設(shè)計(jì)模塊對(duì)飛機(jī)操縱系統(tǒng)主要零件機(jī)構(gòu)進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)

本文以傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)接頭參數(shù)化設(shè)計(jì)建模為例。

打開CATIA零件設(shè)計(jì)界面，在工具中調(diào)出函數(shù)公式對(duì)話框，設(shè)定已知參數(shù)，并令其初值為：

外徑R1=20mm

內(nèi)徑R2=15mm

臂長徑R3=98mm

厚度h=10mm

中心夾角ANG1=170°

在建立零部件參數(shù)化以后，在零件庫中調(diào)用需要零件，其設(shè)定初值可根據(jù)用戶需要進(jìn)行更改。

圖1 初值設(shè)定對(duì)話框 圖2 傳動(dòng)接頭參數(shù)圖解

根據(jù)傳動(dòng)接頭圖解所示，零件其他相關(guān)參數(shù)包括中心夾角ANG2、倒角半徑r1、固定孔徑r2、圓弧1、套管厚度h1等。

在CATIA中畫出所示草圖，標(biāo)出ANG2、r1、r2、圓弧1，標(biāo)注其尺寸，設(shè)定其函數(shù)關(guān)系：

ANG2=ANG1/1.2

圓弧1=ANG1/2.5

h1=3×h

r1=h/2，r2=h/5

圖3 定義參數(shù) 圖4 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)接頭

草圖繪制結(jié)束后，進(jìn)行厚度h、h1實(shí)體拉伸，得出所需零件圖4。

在CATIA參數(shù)化設(shè)計(jì)模塊中，設(shè)計(jì)其各個(gè)參數(shù)間的比例關(guān)系，使得實(shí)體建模數(shù)據(jù)簡化，只要改變其初值，其他參數(shù)值也會(huì)相應(yīng)變化。值得注意的是，進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)的零件在建立零件庫時(shí)要對(duì)其設(shè)計(jì)表進(jìn)行統(tǒng)一管理，方便零件調(diào)用。

4 零件的虛擬裝配

零件的虛擬裝配就是實(shí)體零件的模擬仿真過程，在CATIA中對(duì)用戶所需零件進(jìn)行了參數(shù)化設(shè)計(jì)之后，在裝配設(shè)計(jì)模塊中實(shí)現(xiàn)虛擬裝配。在各零件裝配前，對(duì)用戶界面進(jìn)行環(huán)境設(shè)置，目的是使各個(gè)零部件之間實(shí)現(xiàn)關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)，在工具的選項(xiàng)功能中，進(jìn)行關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)設(shè)置，如圖5所示。在進(jìn)行多零件關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)使用多個(gè)公共參數(shù)，這樣以后在用戶改變?cè)O(shè)計(jì)初值時(shí)，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)零件之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，進(jìn)行自動(dòng)或手動(dòng)更新。減少零件之間的反復(fù)更改，提高工作效率。

圖5 關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)設(shè)置對(duì)話框

基于以上CATIA零件參數(shù)化設(shè)計(jì)以及裝配功能，某輕型飛機(jī)操縱系統(tǒng)縱向操縱機(jī)構(gòu)裝配如圖6和圖7：

圖6 操縱系統(tǒng)實(shí)際模型圖 圖7 連接接頭

5 操縱機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)仿真

在CATIA中零件參數(shù)化建模后，采用機(jī)械多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真專業(yè)軟件ADAMS。該軟件是以研究復(fù)雜系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)關(guān)系為目標(biāo)，以計(jì)算系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)為理論基礎(chǔ)結(jié)合產(chǎn)品建模進(jìn)行仿真計(jì)算，得到各種實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，幫助發(fā)現(xiàn)并解決問題。

將上述CATIA建模產(chǎn)品導(dǎo)入Adams中，選擇參考坐標(biāo)系，固定產(chǎn)品，對(duì)其進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，時(shí)間定義為4s，步長為100，驅(qū)動(dòng)函數(shù)為：

STEP（time，2，0d，2.5，30d）+

STEP（time，2.501，0.0d，3.0，-30.0d）+

STEP（time，3.01，0.0d，3.5，-30.0d）+

STEP（time，3.501，0.0d，4.0，30.0d）

這里的驅(qū)動(dòng)函數(shù)用戶可以根據(jù)設(shè)計(jì)要求自行定義，仿真曲線如圖8和圖9所示：

圖8 操縱桿位置與時(shí)間關(guān)系曲線

圖9 操縱桿角速度與時(shí)間關(guān)系曲線

飛機(jī)操縱系統(tǒng)的仿真運(yùn)動(dòng)分析可以得到操縱桿行程曲線、施加力曲線以及其他操縱曲線，仿真過程是實(shí)現(xiàn)其產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段的性能測(cè)試，從而保證生產(chǎn)出來的產(chǎn)品最低可能地滿足設(shè)計(jì)目標(biāo)要求，它不僅可以節(jié)省開發(fā)費(fèi)用，還能最大限度地縮短開發(fā)周期，從而提升開發(fā)效率，是產(chǎn)品設(shè)計(jì)的一種有效手段。

6 結(jié)語

輕型飛機(jī)操縱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)相對(duì)大飛機(jī)操縱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)來說較簡單，操縱過程不復(fù)雜，設(shè)計(jì)過程進(jìn)行參數(shù)化相對(duì)簡單，掌握了一些對(duì)輕型飛機(jī)操縱系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)的方法，在產(chǎn)品參數(shù)化建模后進(jìn)行模擬仿真，能夠得出各操縱部件的性能曲線，根據(jù)需要進(jìn)行參數(shù)最優(yōu)化，能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)品的快速研發(fā)。

參考文獻(xiàn)

[1] 焦振雙，許鋒.飛機(jī)操縱系統(tǒng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)參數(shù)化設(shè)計(jì)研究[J].江蘇航空，2010，（1）.

[2] 李海濱，楊義虎，朱姍姍，邱元慶.以CATIA為平臺(tái)的起落架零件參數(shù)化建模技術(shù)研究[J].現(xiàn)代制造工程，2009，（7）.

[3] 張學(xué)文.CATIA機(jī)械零件參數(shù)化設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2013.

[4] 丁仁亮.CATIA V5中按裝配關(guān)系的關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)[J].電大理工，2013，3（1）.

[5] 陳志偉，董月亮.多體動(dòng)力學(xué)仿真基礎(chǔ)與實(shí)例解析[M].北京：中國水利水電出版社，2012.

作者簡介：黃國龍（1987-），男，遼寧錦州人，沈陽航空航天大學(xué)航空宇航學(xué)部研究生，研究方向：飛行器設(shè)計(jì)；張利國（1972-），男，黑龍江齊齊哈爾人，供職于沈陽航空航天大學(xué)遼寧通用航空研究院，博士，研究方向：飛行器制造工程。

在CATIA參數(shù)化設(shè)計(jì)模塊中，設(shè)計(jì)其各個(gè)參數(shù)間的比例關(guān)系，使得實(shí)體建模數(shù)據(jù)簡化，只要改變其初值，其他參數(shù)值也會(huì)相應(yīng)變化。值得注意的是，進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)的零件在建立零件庫時(shí)要對(duì)其設(shè)計(jì)表進(jìn)行統(tǒng)一管理，方便零件調(diào)用。

4 零件的虛擬裝配

零件的虛擬裝配就是實(shí)體零件的模擬仿真過程，在CATIA中對(duì)用戶所需零件進(jìn)行了參數(shù)化設(shè)計(jì)之后，在裝配設(shè)計(jì)模塊中實(shí)現(xiàn)虛擬裝配。在各零件裝配前，對(duì)用戶界面進(jìn)行環(huán)境設(shè)置，目的是使各個(gè)零部件之間實(shí)現(xiàn)關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)，在工具的選項(xiàng)功能中，進(jìn)行關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)設(shè)置，如圖5所示。在進(jìn)行多零件關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)使用多個(gè)公共參數(shù)，這樣以后在用戶改變?cè)O(shè)計(jì)初值時(shí)，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)零件之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，進(jìn)行自動(dòng)或手動(dòng)更新。減少零件之間的反復(fù)更改，提高工作效率。

圖5 關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)設(shè)置對(duì)話框

基于以上CATIA零件參數(shù)化設(shè)計(jì)以及裝配功能，某輕型飛機(jī)操縱系統(tǒng)縱向操縱機(jī)構(gòu)裝配如圖6和圖7：

圖6 操縱系統(tǒng)實(shí)際模型圖 圖7 連接接頭

5 操縱機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)仿真

在CATIA中零件參數(shù)化建模后，采用機(jī)械多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真專業(yè)軟件ADAMS。該軟件是以研究復(fù)雜系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)關(guān)系為目標(biāo)，以計(jì)算系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)為理論基礎(chǔ)結(jié)合產(chǎn)品建模進(jìn)行仿真計(jì)算，得到各種實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，幫助發(fā)現(xiàn)并解決問題。

將上述CATIA建模產(chǎn)品導(dǎo)入Adams中，選擇參考坐標(biāo)系，固定產(chǎn)品，對(duì)其進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，時(shí)間定義為4s，步長為100，驅(qū)動(dòng)函數(shù)為：

STEP（time，2，0d，2.5，30d）+

STEP（time，2.501，0.0d，3.0，-30.0d）+

STEP（time，3.01，0.0d，3.5，-30.0d）+

STEP（time，3.501，0.0d，4.0，30.0d）

這里的驅(qū)動(dòng)函數(shù)用戶可以根據(jù)設(shè)計(jì)要求自行定義，仿真曲線如圖8和圖9所示：

圖8 操縱桿位置與時(shí)間關(guān)系曲線

圖9 操縱桿角速度與時(shí)間關(guān)系曲線

飛機(jī)操縱系統(tǒng)的仿真運(yùn)動(dòng)分析可以得到操縱桿行程曲線、施加力曲線以及其他操縱曲線，仿真過程是實(shí)現(xiàn)其產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段的性能測(cè)試，從而保證生產(chǎn)出來的產(chǎn)品最低可能地滿足設(shè)計(jì)目標(biāo)要求，它不僅可以節(jié)省開發(fā)費(fèi)用，還能最大限度地縮短開發(fā)周期，從而提升開發(fā)效率，是產(chǎn)品設(shè)計(jì)的一種有效手段。

6 結(jié)語

輕型飛機(jī)操縱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)相對(duì)大飛機(jī)操縱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)來說較簡單，操縱過程不復(fù)雜，設(shè)計(jì)過程進(jìn)行參數(shù)化相對(duì)簡單，掌握了一些對(duì)輕型飛機(jī)操縱系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)的方法，在產(chǎn)品參數(shù)化建模后進(jìn)行模擬仿真，能夠得出各操縱部件的性能曲線，根據(jù)需要進(jìn)行參數(shù)最優(yōu)化，能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)品的快速研發(fā)。

參考文獻(xiàn)

[1] 焦振雙，許鋒.飛機(jī)操縱系統(tǒng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)參數(shù)化設(shè)計(jì)研究[J].江蘇航空，2010，（1）.

[2] 李海濱，楊義虎，朱姍姍，邱元慶.以CATIA為平臺(tái)的起落架零件參數(shù)化建模技術(shù)研究[J].現(xiàn)代制造工程，2009，（7）.

[3] 張學(xué)文.CATIA機(jī)械零件參數(shù)化設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2013.

[4] 丁仁亮.CATIA V5中按裝配關(guān)系的關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)[J].電大理工，2013，3（1）.

[5] 陳志偉，董月亮.多體動(dòng)力學(xué)仿真基礎(chǔ)與實(shí)例解析[M].北京：中國水利水電出版社，2012.

作者簡介：黃國龍（1987-），男，遼寧錦州人，沈陽航空航天大學(xué)航空宇航學(xué)部研究生，研究方向：飛行器設(shè)計(jì)；張利國（1972-），男，黑龍江齊齊哈爾人，供職于沈陽航空航天大學(xué)遼寧通用航空研究院，博士，研究方向：飛行器制造工程。

在CATIA參數(shù)化設(shè)計(jì)模塊中，設(shè)計(jì)其各個(gè)參數(shù)間的比例關(guān)系，使得實(shí)體建模數(shù)據(jù)簡化，只要改變其初值，其他參數(shù)值也會(huì)相應(yīng)變化。值得注意的是，進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)的零件在建立零件庫時(shí)要對(duì)其設(shè)計(jì)表進(jìn)行統(tǒng)一管理，方便零件調(diào)用。

4 零件的虛擬裝配

零件的虛擬裝配就是實(shí)體零件的模擬仿真過程，在CATIA中對(duì)用戶所需零件進(jìn)行了參數(shù)化設(shè)計(jì)之后，在裝配設(shè)計(jì)模塊中實(shí)現(xiàn)虛擬裝配。在各零件裝配前，對(duì)用戶界面進(jìn)行環(huán)境設(shè)置，目的是使各個(gè)零部件之間實(shí)現(xiàn)關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)，在工具的選項(xiàng)功能中，進(jìn)行關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)設(shè)置，如圖5所示。在進(jìn)行多零件關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)使用多個(gè)公共參數(shù)，這樣以后在用戶改變?cè)O(shè)計(jì)初值時(shí)，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)零件之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，進(jìn)行自動(dòng)或手動(dòng)更新。減少零件之間的反復(fù)更改，提高工作效率。

圖5 關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)設(shè)置對(duì)話框

基于以上CATIA零件參數(shù)化設(shè)計(jì)以及裝配功能，某輕型飛機(jī)操縱系統(tǒng)縱向操縱機(jī)構(gòu)裝配如圖6和圖7：

圖6 操縱系統(tǒng)實(shí)際模型圖 圖7 連接接頭

5 操縱機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)仿真

在CATIA中零件參數(shù)化建模后，采用機(jī)械多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真專業(yè)軟件ADAMS。該軟件是以研究復(fù)雜系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)關(guān)系為目標(biāo)，以計(jì)算系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)為理論基礎(chǔ)結(jié)合產(chǎn)品建模進(jìn)行仿真計(jì)算，得到各種實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，幫助發(fā)現(xiàn)并解決問題。

將上述CATIA建模產(chǎn)品導(dǎo)入Adams中，選擇參考坐標(biāo)系，固定產(chǎn)品，對(duì)其進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，時(shí)間定義為4s，步長為100，驅(qū)動(dòng)函數(shù)為：

STEP（time，2，0d，2.5，30d）+

STEP（time，2.501，0.0d，3.0，-30.0d）+

STEP（time，3.01，0.0d，3.5，-30.0d）+

STEP（time，3.501，0.0d，4.0，30.0d）

這里的驅(qū)動(dòng)函數(shù)用戶可以根據(jù)設(shè)計(jì)要求自行定義，仿真曲線如圖8和圖9所示：

圖8 操縱桿位置與時(shí)間關(guān)系曲線

圖9 操縱桿角速度與時(shí)間關(guān)系曲線

飛機(jī)操縱系統(tǒng)的仿真運(yùn)動(dòng)分析可以得到操縱桿行程曲線、施加力曲線以及其他操縱曲線，仿真過程是實(shí)現(xiàn)其產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段的性能測(cè)試，從而保證生產(chǎn)出來的產(chǎn)品最低可能地滿足設(shè)計(jì)目標(biāo)要求，它不僅可以節(jié)省開發(fā)費(fèi)用，還能最大限度地縮短開發(fā)周期，從而提升開發(fā)效率，是產(chǎn)品設(shè)計(jì)的一種有效手段。

6 結(jié)語

輕型飛機(jī)操縱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)相對(duì)大飛機(jī)操縱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)來說較簡單，操縱過程不復(fù)雜，設(shè)計(jì)過程進(jìn)行參數(shù)化相對(duì)簡單，掌握了一些對(duì)輕型飛機(jī)操縱系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)的方法，在產(chǎn)品參數(shù)化建模后進(jìn)行模擬仿真，能夠得出各操縱部件的性能曲線，根據(jù)需要進(jìn)行參數(shù)最優(yōu)化，能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)品的快速研發(fā)。

參考文獻(xiàn)

[1] 焦振雙，許鋒.飛機(jī)操縱系統(tǒng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)參數(shù)化設(shè)計(jì)研究[J].江蘇航空，2010，（1）.

[2] 李海濱，楊義虎，朱姍姍，邱元慶.以CATIA為平臺(tái)的起落架零件參數(shù)化建模技術(shù)研究[J].現(xiàn)代制造工程，2009，（7）.

[3] 張學(xué)文.CATIA機(jī)械零件參數(shù)化設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2013.

[4] 丁仁亮.CATIA V5中按裝配關(guān)系的關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)[J].電大理工，2013，3（1）.

[5] 陳志偉，董月亮.多體動(dòng)力學(xué)仿真基礎(chǔ)與實(shí)例解析[M].北京：中國水利水電出版社，2012.

作者簡介：黃國龍（1987-），男，遼寧錦州人，沈陽航空航天大學(xué)航空宇航學(xué)部研究生，研究方向：飛行器設(shè)計(jì)；張利國（1972-），男，黑龍江齊齊哈爾人，供職于沈陽航空航天大學(xué)遼寧通用航空研究院，博士，研究方向：飛行器制造工程。