民用飛機起落架系統(tǒng)設(shè)計共通性研究

李寶鋒

【摘 要】本文主要分析了國內(nèi)外運營的主要民用飛機B737、A340的起落架系統(tǒng)設(shè)計方案，描述了各自的設(shè)計特點，并分析了B737和A320飛機起落架系統(tǒng)的共通性，在此基礎(chǔ)上分析了國內(nèi)起落架系統(tǒng)設(shè)計的現(xiàn)狀，提出了可供國內(nèi)民機起落架系統(tǒng)設(shè)計借鑒的國外先進設(shè)計經(jīng)驗。

【關(guān)鍵詞】民用飛機；起落架系統(tǒng)；共通性

起落架系統(tǒng)是飛機的重要組成部分，是保障飛機安全運行的重要設(shè)備?，F(xiàn)代飛機由于重量增加、尤其是著陸速度顯著增大，從而使飛機著陸時的動能和滑跑距離急劇增加，這對起落架系統(tǒng)提出了更高的要求。

1 波音公司民機起落架系統(tǒng)設(shè)計特點

1.1 起落架系統(tǒng)布組成及功能

波音系列飛機起落架采用前3點式布局，使用油氣式減震支柱，控制系統(tǒng)采用傳統(tǒng)的機械液壓電氣控制方式。波音系列飛機起落架系統(tǒng)由1個前起落架和2個主起落架組成。液壓能源系統(tǒng)由A、B兩套及備用液壓系統(tǒng)組成。實現(xiàn)的主要功能包括起落架正常收放、起落架應急放、手輪操縱前輪轉(zhuǎn)彎、腳蹬差動剎車前輪轉(zhuǎn)彎、有防滑控制的正常剎車、有防滑控制的備用剎車、停機應急剎車等。

1.2 起落架收放

波音飛機起落架正常收放是通過操縱起落架系統(tǒng)控制手柄來控制選擇活門，選擇活門則控制液壓進行起落架的收起或放下操作。正常收放通過由A液壓系統(tǒng)供壓，若A系統(tǒng)出現(xiàn)故障，起落架系統(tǒng)會自動切換到B液壓系統(tǒng)進行供壓。起落架應急放是通過應急放手柄拉動鋼索打開起落架上位鎖，在起落架系統(tǒng)自身的重力和氣動力作用下放下。

1.3 轉(zhuǎn)彎與機輪剎車

前輪轉(zhuǎn)彎系統(tǒng)的作用是當飛機在地面時提供方向控制。飛機的轉(zhuǎn)向操作是通過機長座椅旁的轉(zhuǎn)向手輪以及方向舵腳蹬來控制的。通過轉(zhuǎn)向手輪，可以控制飛機作最大角度的轉(zhuǎn)向，而方向舵腳蹬可以提供7°的轉(zhuǎn)向能力。

機輪和剎車系統(tǒng)為飛機提供減速制動的能力，每個起落架都有兩個輪胎和兩個機輪組件。每個主輪都裝有一個液壓作動的動、靜片式鋼剎車組件。剎車系統(tǒng)可以提供3種剎車功能，包括正常剎車，由液壓系統(tǒng)B供壓；備用剎車，在正常剎車系統(tǒng)失效時工作由液壓系統(tǒng)A供壓；停留剎車，在失去正常和備用剎車壓力后，由儲壓器供壓。當飛機沒有啟動液壓系統(tǒng)或外部液壓時，完全充壓的儲壓器可以持續(xù)向剎車系統(tǒng)供壓8小時左右。

2 空客公司民機起落架系統(tǒng)設(shè)計特點

2.1 起落架系統(tǒng)布局及組成

空客系列飛機起落架控制系統(tǒng)采用數(shù)字電傳控制系統(tǒng)，控制盒獲取各傳感器采集的信號，通過綜合計算發(fā)出指令到執(zhí)行機構(gòu)。采用數(shù)字電傳控制、中央維護系統(tǒng)和綜合顯示設(shè)備可以獲取到所需的相關(guān)信息，系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)BIT自檢功能。飛機的操縱部件均設(shè)置指令傳感器，依靠電信號的傳輸進行控制。

起落架系統(tǒng)實現(xiàn)的主要功能為：正常收放起落架；應急放下起落架；手輪操縱前輪轉(zhuǎn)彎；腳蹬操縱前輪轉(zhuǎn)彎；有防滑的正常剎車；有防滑的備份剎車；沒有防滑的備份剎車；停機應急剎車；剎車裝置溫度監(jiān)控；輪胎壓力監(jiān)控。

2.2 起落架收放

A330飛機起落架正常收放為電控液壓作動模式，正常收放時由主液壓系統(tǒng)供壓。收放控制有兩套獨立的系統(tǒng)與接口控制計算機互為余度。起落架控制手柄有“收上”和“放下”兩種模式。控制盒獲取收放手柄及位置傳感器的信號，運算后發(fā)出控制起落架和艙門的收放順序指令；起落架應急放系統(tǒng)采用電控機械作動方式放下起落架。

2.3 轉(zhuǎn)彎與剎車控制

A330飛機正常剎車系統(tǒng)為電傳數(shù)字防滑控制，轉(zhuǎn)彎和剎車控制模塊通過對傳感器信息進行計算從而控制液壓閥調(diào)節(jié)剎車壓力，包括腳蹬剎車和自動剎車模式。自動剎車模式有高、中、低3擋，分別對應不同的減速率，自動剎車可以通過腳蹬剎車進行超控。正常剎車系統(tǒng)失效時，自動轉(zhuǎn)入由備份液壓能源供壓的備用剎車。備份剎車為電傳數(shù)字防滑控制系統(tǒng)，若電氣部件失效，備份剎車仍可在沒有防滑的條件下工作。停機剎車采用電控液壓作動模式，通過蓄壓器為停機剎車供壓，保證停機剎車12h。

3 波音民機與空客民機起落架系統(tǒng)對比

波音和空客飛機起落架控制系統(tǒng)的功能相同，在實現(xiàn)方式上波音飛機主要運用傳統(tǒng)的機械液壓操縱和電氣控制模式，通過機械手柄等操縱器件帶動鋼索或連桿機構(gòu)打開液壓閥進行控制。

空客系列飛機起落架控制系統(tǒng)一直運用數(shù)字電傳控制系統(tǒng)，對于操縱器件均設(shè)置指令傳感器，依靠電信號的傳輸進行控制。技術(shù)相對更加先進，起落架系統(tǒng)重量更輕、維護檢查更加方便、安裝簡單，同時具備BIT功能。從波音和空客飛機起落架控制系統(tǒng)的發(fā)展可以看出，傳統(tǒng)的起落架通過機械液壓電氣控制模式進行控制，新研飛機均采用比較先進的數(shù)字電傳控制模式。

4 國內(nèi)民機起落架技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

起落架收放系統(tǒng)由正常收放和自由放下兩種方式組成。正常收放為電子邏輯控制液壓作動模式，自由放下為電氣控制機械作動模式。起落架系統(tǒng)中的位置接近傳感器和收放控制裝置均為雙余度設(shè)置。采用綜合控制，顯示及告警信息在EICAS上顯示并保存在中央維護系統(tǒng)，具有BIT自檢功能。

機輪剎車作為起落架系統(tǒng)重要的組成部分，國內(nèi)飛機機輪剎車采用數(shù)字式電傳剎車系統(tǒng)，自動剎車技術(shù)和防滑剎車技術(shù)相結(jié)合實現(xiàn)制動防滑，駕駛員選擇不同的檔位實現(xiàn)不同減速率的制動剎車。剎車控制盒獲取各傳感器信號并進行綜合運算實時控制剎車機輪的剎車壓力，避免剎車機輪的打滑。圖1是國內(nèi)某機型的剎車控制系統(tǒng)液壓原理圖，剎車系統(tǒng)由正常剎車系統(tǒng)、停機/應急剎車系統(tǒng)和剎車溫度監(jiān)視系統(tǒng)BTMS組成。機輪剎車系統(tǒng)由1號、2號液壓能源系統(tǒng)和內(nèi)外側(cè)剎車蓄壓器供壓，其中1號液壓系統(tǒng)和內(nèi)側(cè)剎車蓄壓器給內(nèi)輪剎車提供壓力，2號液壓系統(tǒng)和外側(cè)剎車蓄壓器給外輪剎車提供壓力。

圖1 機輪剎車系統(tǒng)液壓原理圖

1.蓄壓器單向閥；2.切斷閥；3.剎車蓄壓器；4.單向閥；5.剎車控制閥；

6.停機剎車閥；7.轉(zhuǎn)換閥；8.液壓保險；9.壓力傳感器；10.蓄壓器壓力傳感器

正常剎車為數(shù)字式電傳控制系統(tǒng)，具有人工剎車、自動剎車、止轉(zhuǎn)剎車、差動剎車、防滑保護、接地保護、輪間保護、BIT功能以及與其他系統(tǒng)通訊功能。

剎車控制組件BCU是剎車系統(tǒng)中的控制部件，在正常工作狀態(tài)下提供單獨的機輪剎車控制和防滑控制。BCU還具有自動剎車控制、接地保護控制、輪間保護控制、止轉(zhuǎn)剎車控制、ARINC429總線通訊以及BTMS處理等功能。BCU包括兩個結(jié)構(gòu)相同的控制板：內(nèi)輪板BCU1和外輪板BCU2，BCU1控制左內(nèi)輪和右內(nèi)輪的剎車，BCU2控制左外輪和右外輪的剎車。BCU采用兩套電源供電，其中BCU1由右直流重要匯流條供電，BCU2由左直流重要匯流條供電。

BCU具有BIT功能，能夠?qū)x車系統(tǒng)的工作進行實時監(jiān)控，并將故障信息通過ARINC429總線發(fā)送至EICAS和CMS。BIT功能具有3種工作模式：開機檢測ST、連續(xù)檢測CT和飛行中檢測IFT。

目前，國內(nèi)起落架系統(tǒng)設(shè)計與國外主要民用飛機設(shè)計公司相比還有不小的差距，國外主要飛機公司發(fā)展時間長，技術(shù)積累深厚，集成整合能力強，設(shè)計的系統(tǒng)更加穩(wěn)定。國內(nèi)民機發(fā)展的時間短，基本沒有技術(shù)積累，很多系統(tǒng)都需要采購國外供應商裝備，需要國外的供應商支持?？偟膩碚f，國內(nèi)公司都還處于經(jīng)驗積累的階段，還有很長的路要走。

5 小結(jié)

通過對國內(nèi)外民用飛機的起落架系統(tǒng)的分析，可以看出國內(nèi)民機技術(shù)與世界上航空強國之間還有一定的差距，在我們的民機設(shè)計中可以借鑒國外的先進技術(shù)，在消化吸收國外已有技術(shù)的基礎(chǔ)上進行創(chuàng)新，設(shè)計更加先進現(xiàn)代的起落架系統(tǒng)，保證民機安全可靠的運營。

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[責任編輯：王楠]