Page 5 - 《振动工程学报》2025年第8期

第 38 卷第 8 期 振 动 工 程 学 报 Vol. 38 No. 8
2025 年 8 月 Journal of Vibration Engineering Aug. 2025

考虑轮胎时滞效应的起落架摆振分析

刘冲冲 ， 刘小川 ， 许 勇 2，3 ， 杨正权 ， 黄兆铭 1
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（1. 中国飞机强度研究所强度与结构完整性全国重点实验室，陕西 西安 710065；
2. 西北工业大学数学与统计学院，陕西 西安 710072； 3. 空天领域复杂性科学教育部重点实验室，陕西 西安 710072）

摘要: 航空轮胎变形波的传播受到起落架摆振频率、滑跑速度和结构振动耦合的影响，会导致轮胎侧向变形模式产生相应变
化。以往的起落架轮胎摆振分析模型为传统的准静态恢复力模型，假设轮胎侧向力、回正力矩与轮胎侧偏角、侧向变形的函数
关系固定不变。本文基于轮胎张线理论，构建了一种考虑时滞效应的轮胎模型及考虑轮胎侧向变形模式动态变化的起落
架‑轮胎耦合摆振分析方程，实时计算轮胎在振动过程中的侧向变形空间分布，求解起落架与轮胎非线性动力学行为。引入时
滞参数计算轮胎变形波的传播，借助二分法研究起落架‑轮胎耦合摆振方程的稳定性，分析关键参数变化对起落架系统稳定性
的影响，并给出了考虑时滞效应影响的摆振分析参数的测试方法及起落架摆振验证方法。通过本文方法进行某型飞机起落架
摆振分析及试验验证，计算得到的振动频率及摆振稳定区域与传统轮胎模型分析结果及试验结果相一致，验证了本文所构建
的考虑轮胎侧向变形模式动态变化的起落架摆振分析方法的工程适用性。

关键词: 摆振； 起落架； 轮胎； 时滞； 稳定性； 阻尼
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中图分类号: V216.2 2； V214.1 3 文献标志码: A DOI：10.16385/j.cnki.issn.1004‑4523.202309040
Analysis of landing gear shimmy considering tire time delay effect

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LIU Chongchong ， LIU Xiaochuan ， XU Yong ， YANG Zhengquan ， HUANG Zhaoming 1
（1.National Key Laboratory of Strength and Structural Integrity， Aircraft Strength Research Institute of China，
Xi’an 710065，China； 2.School of Mathematics and Statistics， Northwestern Polytechnical University， Xi’an 710072， China；
3.MOE Key Laboratory for Complexity Science in Aerospace ， Northwestern Polytechnical University， Xi’an 710072， China）
Abstract: The tire deformation traveling wave characteristics vary at different vibration frequencies and speeds， and are influenced
by the coupling of landing gear structural vibration， resulting in continuous changes in tire lateral deformation modes. The tire mod‑
els for previous traditional landing gear shimmy analysis are quasi-static restoring force model， which assumes that the functional re‑
lationship between tire lateral force， self-aligning moment and lateral deformation is fixed. Based on the tire stretched string theo‑
ry， a time delay tire model coupled with landing gear shimmy is established to analyze the dynamic changes in tire lateral deforma‑
tion modes， and the real-time lateral deformation distribution of the tire and the nonlinear dynamic behavior of the landing gear dur‑
ing shimmy are obtained. The time delay is introduced to calculate the tire deformation traveling wave， and the stability of the land‑
ing gear tire coupled shimmy model is studied by the bisection method. The testing methods for the parameters of time delay tire
shimmy model is provided. Using the methods presented in this paper， the landing gear shimmy analysis and experimental test of a
certain aircraft are conducted. The calculated vibration frequency and shimmy stability region are consistent with the analysis results
of traditional tire models and test results.

Keywords: shimmy； landing gear； tires； time delay； stability； damping

轮胎与地面接触区域内侧向复杂变形和载荷 相耦合，使得轮胎侧向变形模式动态变化，从而导
的 传 递 受 到 摩 擦 定 律 控 制 的 影 响 ，部 分 为 粘 着 区 致轮胎侧向力、回正力矩与轮胎侧向变形函数关系
域，部分为滑移区域，轮胎动力学分析要在精度和 非 线 性 动 态 变 化 。 美 国 兰 利 中 心 的 研 究 报 告 指
计算代价之间取得平衡。飞机起落架在发生摆振 出 ［1］ ，轮胎刚度随轮胎运动状态的变化而改变，通
的过程中，起落架与轮胎的侧向变形与扭转变形互 过对比不滚动轮胎动力学特性与滚动轮胎动力学

收稿日期: 2023‑09‑14； 修订日期: 2024‑04‑20
基金项目: 国家自然科学基金资助项目（12272297）