Page 5 - 《振动工程学报》2025年第9期

第 38 卷第 9 期 振 动 工 程 学 报 Vol. 38 No. 9
2025 年 9 月 Journal of Vibration Engineering Sept. 2025

基 于 直 接 概 率 积 分 法 的 舰 载 机 起 落 架

随 机 响 应 与 可 靠 性 分 析

陈舒扬 ， 谭述君 1,2
1,2
（1. 大连理工大学工业装备结构分析优化与 CAE 软件全国重点实验室，辽宁 大连 116023；
2. 大连理工大学力学与航空航天学院，辽宁 大连 116024）

摘要：考虑到设计、制造中起落架参数的随机不确定性，本文开展了舰载机着舰冲击随机响应和起落架缓冲性能的不确定性
量化研究。建立某型舰载机主起落架落震动力学模型，基于起落架缓冲器部分填充参数（如空气腔初始体积以及压油面积、
油液缩流系数等）的统计特征，采用直接概率积分法（DPIM）划分代表性点集，并求解代表性点集上的确定性结构方程与概率
密度积分方程，同时采用蒙特卡罗方法验证 DPIM 在起落架随机模型上应用的准确性。以起落架的缓冲器行程、垂向轮胎力
和支柱轴向力为输出响应，得到响应的均值、标准差、概率密度函数及相关特征，发现虽然响应的分布集中在均值附近，但还
是存在较大响应导致系统失效的可能性，进而利用缓冲器行程、垂向轮胎力和支柱轴向力定义了功能函数，给出了不同阈值
下起落架结构的可靠性评估。
关键词： 起落架；缓冲器；直接概率积分法；随机响应；可靠度
+
中图分类号：O324；V226 .1 文献标志码：A DOI：10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.202310056

Random responses and reliability analysis of carrier-based aircraft landing gear
based on direct probability integral method

1,2
CHEN Shuyang ，TAN Shujun 1,2
（1.State Key Laboratory of Structural Analysis，Optimization and CAE Software for Industrial Equipment，Dalian University of Technology，
Dalian 116023, China；2.School of Mechanics and Aerospace Engineering，Dalian University of Technology，Dalian 116024，China）

Abstract：Considering the random uncertainty of landing gear parameters in design and manufacturing，this study conducts a quantitative
study on the random response of carrier-based aircraft landing impact and the buffering performance of landing gear. This study established a
dynamic model of the landing vibration of a carrier-based aircraft’s main landing gear. Based on the statistical characteristics of some filling
parameters of the landing gear buffer (such as the initial volume of the air chamber，pressure oil area，oil shrinkage coefficient，etc.)，the
representative point set is divided by the direct probability integration method (DPIM)，and the deterministic structural equation and probability
density integration equation on the representative point set are solved. At the same time，the accuracy of DPIM application in the landing gear
stochastic model is demonstrated by using the Monte Carlo Simulation (MCS) method. By outputting the buffer stroke of the landing gear，the
vertical tire force，and the axial force of the strut，the mean value，standard deviation，probability density function，and related features of
these responses are obtained. It is found that although the distribution of these responses are concentrated near the mean value，there is still a
possibility of significant responses leading to system failure. Therefore，a functional function is defined using the buffer stroke，vertical tire
force，and the axial force of the strut，and a reliability evaluation study is conducted on the landing gear structure under different threshold
values.
Keywords：landing gear；buffer；direct probability integral method；random response；reliability

舰载机作为最主要的航母作战武器装备，有着 甚至更高，是陆基飞机的 2~3 倍 [1-3] 。这种特殊的着
比陆基飞机更为狭小的着舰面积以及更为艰难的着 舰方式对舰载机起落架的缓冲能力与结构的承载能
舰环境。相比于陆路基飞机的拉平着陆，舰载机一般 力都是极大的考验，因此准确的载荷分析对起落架
采用固定下滑角的“撞击式”着舰，下沉速度可达 7 m/s 乃至全机的安全都极为重要。

收稿日期：2023-10-25；修订日期：2024-01-09
基金项目：国家自然科学基金面上项目（11972101）