飞机的地面运动特性是一个复杂的动力学问题。本文从飞机地面动力学的精确建模入手,结合飞机的防滑刹车系统建模,研究了飞机在着陆、滑跑、刹车和转弯时的动态特性,对指导飞机起落架和防滑刹车系统设计,提高飞机和起落架疲劳寿命,保证飞机具有良好的地面运动特性,具有重要意义。首先以多轮多支柱式起落架飞机和多轮小车式起落架飞机为研究对象,建立了含机体六自由度运动的多轮飞机地面动力学模型。采用时域积分法求解动力学方程,对飞机的对称和非对称着陆进行了仿真分析,并根据仿真结果指导小车式起落架辅助缓冲器和刹车平衡装置的设计。基于滑移速度和滑移率控制方式分别建立了小车式起落架多通道防滑刹车控制系统,在全机动力学模型的基础上,对飞机在干燥跑道和湿滑跑道的滑跑刹车进行仿真分析。结果表明,滑移率控制方式在干燥跑道和湿滑跑道上均能得到满意的控制效果;而滑移速度式控制方式在干燥跑道上能得到满意的控制效果,在湿滑跑道上控制效果较差。在非对称条件下,施加交叉保护和自锁保护后的滑移率控制防滑系统能够自动调节刹车力矩,避免飞机产生剧烈的偏航运动。将多学科协同仿真技术应用于飞机地面动力学研究,以ADAMS/Aircraft软件进行多体动力学建模为核心,联合CATIA软件生成飞机和起落架几何构件,PATRAN/NASTRAN软件进行模态分析生成柔性体,MATLAB软件建立控制系统模型,采用落震与静力试验的结果校核模型,然后对飞机地面滑跑转弯、防滑刹车、摆振等进行多学科协同仿真。提出了随机中心差分法结合改进的等价线性化方法,求解飞机地面滑行非平稳随机激励下的动态响应的方法。该方法导出的递推算法只涉及矩阵相加和相乘,简单易行,计算效率高。通过与已有文献结果和Monte Carlo数字模拟的比较验证了该方法的正确性。飞机在不平跑道变速滑跑,受非平稳随机激励时,由于非对称项的存在,致使响应的平衡点移动,响应均值不再为零。同时,非零均值响应使等价线性化方法求得的等效刚度系数和阻尼系数发生改变,并对结果产生影响。将主动控制缓冲器应用于飞机地面滑行减振。建立了飞机在随机跑道激励下,计及机身弹性的简化非线性随机动力学模型。采用等价线性化方法,使模型在平衡点附近线性化。加入前置线性滤波器将随机路面高斯激励转换成高斯白噪声激励。基于随机最优控制理论,分别对飞机匀速和变速滑跑,设计了线性二次型高斯(LQG)控制器。结果表明,与被动控制缓冲器相比,采用主动控制缓冲器后,不同滑行速度下,飞机的舒适性和减振性能都得到较大改善。