淺析針對軍用飛機(jī)起落架的設(shè)計研究思路

李成偉

摘要：軍用飛機(jī)的起落架作為液壓系統(tǒng)的部件之一，也是飛機(jī)收放系統(tǒng)的重要組成部分，具有特別重要的作用，所以關(guān)于他的設(shè)計、制造尤為關(guān)鍵。其中，穩(wěn)定可靠、高性能是對他的核心要求。本文在常規(guī)板簧基礎(chǔ)上集成了油液緩沖裝置，通過LMS motion對起落架裝置緩沖性能進(jìn)行仿真分析，在同樣的下沉速度及過載要求下，剛?cè)峄旌掀鹇浼芴嵘税寤善鹇浼艿氖褂孟拗?，大大降低了結(jié)構(gòu)空間占有率，減重效果明顯，為起落架研發(fā)人員提供了一種新的設(shè)計思路。

關(guān)鍵詞：起落架;軍用飛機(jī);板簧;落震仿真

中圖分類號：F426.5?? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A?? 文章編號：1672-9129（2020）11-0081-01

高性能剛?cè)峄旌掀鹇浼苎b置主要由板簧、機(jī)輪組件、全油液式緩沖器、拉伸彈簧、輪載開關(guān)、連接座等組成。板簧與機(jī)身和緩沖器通過鉸接和轉(zhuǎn)動副機(jī)構(gòu)連接。在飛機(jī)著陸過程中，板簧起落架主要通過板簧結(jié)構(gòu)變形、繞機(jī)體轉(zhuǎn)動的全油液緩沖器阻尼行程，以及輪胎變形吸收飛機(jī)下沉速度產(chǎn)生的能量，使其著陸過載控制在一定的范圍內(nèi)。

1 關(guān)于上下位一體式鎖機(jī)構(gòu)的概要分析

撐桿式鎖機(jī)構(gòu)是將鎖桿支撐于阻力桿折疊處，上鎖后使阻力桿無法折疊以承受拉壓載荷的鎖機(jī)構(gòu)。某前起落架采用上下位鎖合一的支承式撐桿鎖機(jī)構(gòu)，即上下位一體式鎖機(jī)構(gòu)。其鎖桿與機(jī)體相連，剛度較好，上鎖后不會因受載變形而開鎖。該機(jī)構(gòu)由上、下鎖撐桿，鎖彈簧與解鎖作動筒組成，鎖撐桿間裝有止動裝置（擋板和擋塊）。其工作原理為：上鎖時，在彈簧力與鎖桿自身重力共同作用下，上、下鎖撐桿向下折疊越過中心位置（兩鎖桿夾角達(dá)180o）后，擋板與擋塊相互接觸阻礙桿件繼續(xù)運(yùn)動，完成上鎖，將前起落架固定于放下或收上位置;解鎖時，解鎖作動筒施加載荷克服彈簧力，拉動（下位解鎖）或推動（上位解鎖）上、下鎖撐桿向上折疊越過中心位置完成開鎖。

2 高性能剛?cè)峄旌掀鹇浼艿姆桨冈O(shè)計

2.1起落架工作原理。飛機(jī)在地面滑跑階段，起落架處于停機(jī)狀態(tài)，緩沖器被完全壓縮，拉簧被拉伸，輪載開關(guān)傳感器的接觸頭與板簧上表面脫離。飛機(jī)在滑跑過程中的振動能量主要由輪胎和板簧吸收。

（1）飛機(jī)起飛后。飛機(jī)起飛后，輪胎脫離地面，在起落架自重和拉簧的共同作用下，帶動板簧繞機(jī)身轉(zhuǎn)動，輪載開關(guān)傳感器的接觸頭與板簧上表面接觸，并向飛機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)出一個信號，告知飛機(jī)已處于起飛離地狀態(tài)，同時，緩沖器上腔中的油液沿阻尼孔流入緩沖器下腔，回復(fù)到初始未被壓縮的狀態(tài)。在空中，拉伸彈簧仍然處于拉伸狀態(tài)，防止起落架隨機(jī)身振動而擺動，確保飛機(jī)在著陸時緩沖器處于初始行程未壓縮狀態(tài)。

（2）飛機(jī)著陸時。在飛機(jī)著陸前，飛控系統(tǒng)檢查輪載開關(guān)傳感器位置信息確認(rèn)起落架是否滿足著陸要求。當(dāng)飛機(jī)著陸過程中，輪胎接觸地面發(fā)生變形，板簧發(fā)生結(jié)構(gòu)變形并繞機(jī)身轉(zhuǎn)動，輪載開關(guān)傳感器的接觸頭與板簧上表面脫開并向飛控系統(tǒng)發(fā)送一個信號，告知起落架已經(jīng)處于著陸狀態(tài)，同時，拉簧被拉伸，緩沖器被壓縮，起落架達(dá)到全壓縮狀態(tài)。此過程中，輪胎通過自身結(jié)構(gòu)變形和壓縮其內(nèi)部氣體將飛機(jī)著陸的動能轉(zhuǎn)化為熱量耗散，板簧受力并發(fā)生彈性變形，消耗飛機(jī)著陸動能，飛機(jī)著陸時的巨大沖擊使緩沖器下腔中的油液快速通過阻尼孔進(jìn)入緩沖器上腔，摩擦生熱耗散能量，在輪胎、板簧和緩沖器三者共同作用下，吸收飛機(jī)著陸撞擊能量。

雙冗余拉伸彈簧設(shè)計既保證了飛機(jī)在飛行中讓板簧復(fù)位防止其隨機(jī)體一起振動，也讓全油液式緩沖器在飛機(jī)著陸前始終處于未被壓縮狀態(tài)。安裝在緩沖器上的補(bǔ)償器其內(nèi)部的單向閥結(jié)構(gòu)可以保證油液體積隨溫度熱脹冷縮緩慢變化時，油液在補(bǔ)償器與緩沖器內(nèi)部自由流動，同時還實現(xiàn)了當(dāng)飛機(jī)著陸時，緩沖器內(nèi)部油液被劇烈壓縮，單向閥瞬間關(guān)閉，確保緩沖器緩沖效率。因此，在常規(guī)板簧起落架基礎(chǔ)上增加了緩沖器壓縮產(chǎn)生的輪軸垂向位移，實現(xiàn)了板簧起落架大變形，有效降低飛機(jī)使用過載。

2.2仿真分析?；贚MSmotion多體動力學(xué)軟件，對常規(guī)板簧式起落架及剛?cè)峄旌掀鹇浼苓M(jìn)行緩沖性能仿真分析。

通過對板簧進(jìn)行柔性化處理，采用Craig—Bampton模態(tài)疊加法，用模態(tài)柔性來描述板簧的彈性，并輸入板簧材料不同頻率下對應(yīng)的阻尼比，以此來模擬板簧在彈性變形過程中結(jié)構(gòu)所耗損的能力。

根據(jù)飛機(jī)質(zhì)量和下沉速度值，讓一定投放質(zhì)量的起落架從一定的高度落下，模擬飛機(jī)著陸的過程，從而驗證設(shè)計的板簧式起落架緩沖性能是否滿足要求。

2.3對比分析。對常規(guī)板簧和高性能剛?cè)峄旌掀鹇浼芫彌_性能分析、強(qiáng)度校核及結(jié)構(gòu)空間進(jìn)行對比，在飛機(jī)同樣下沉速度和過載情況下，高性能剛?cè)峄旌掀鹇浼艽蟠蠼档土私Y(jié)構(gòu)空間占有率，減重效果明顯，完成板簧式起落架虛擬仿真建模之后，利用LMS軟件后處理功能進(jìn)行落震虛擬仿真分析。依據(jù)同樣起落架著陸下沉速度、過載要求，分別對常規(guī)板簧起落架及剛?cè)峄旌掀鹇浼苓M(jìn)行了緩沖性能仿真計算，常規(guī)板簧應(yīng)力及變形，結(jié)構(gòu)空間最大應(yīng)力為900～1000MPa;板簧質(zhì)量為19.96kg。最大應(yīng)力為900～1000MPa;板簧質(zhì)量為13.7kg。

3 結(jié)語

綜上所述，結(jié)合板簧和全油液式緩沖器的特點(diǎn)，將板簧和全油液式緩沖器集成設(shè)計，提出了一種高性能板簧式起落架裝置設(shè)計方案，起落架在輕質(zhì)化、空間緊湊方面均大大優(yōu)于常規(guī)板簧起落架，為研發(fā)人員提供了一種高性能的板簧起落架設(shè)計思路。

參考文獻(xiàn)：

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