直升機起落架轉向與對中機構耐久性試驗裝置的研制及應用

章 劍，董澤峰，廖良全，余士品

(1.中國直升機設計研究所，江西景德鎮 330001;2.天津科技大學，天津 300222)

0 引言

轉向與對中機構是直升機起落架的一個關鍵部件，承擔著直升機滑行轉向、停機拐彎、飛行上鎖和著陸前解鎖等重要功能。目前國內外直升機轉向一般有兩種方式:一種以一點為固定點即剎車，其余點運動來達到轉向功能;另一種是前/尾起落架帶有轉向功能，在飛行過程中能夠自動對中上鎖，滑跑降落前能夠自動解鎖。例如俄羅斯研制的卡27直升機、波音公司研制的CH-47“支奴干”重型運輸直升機等采用的均是第一種方式;歐美等西方發達國家研制的武裝直升機通常采用的是三點式布局，前/尾起落架設計具有轉向與對中的功能，如美國的AH-64“阿帕奇”、UH-60“黑鷹”直升機及歐洲的“虎”式直升機等。直升機在滑行轉向、空中飛行時對前/尾起落架轉向與對中機構的靈活性、可靠性及穩定性提出了極高的要求。如果前/尾起落架轉向與對中機構滑行時轉向不夠靈活，飛行時自動對中機構不能準確對中導致液壓鎖無法正常上鎖，同時旋翼產生的側向氣流沖擊前/尾起落架機輪使直升機橫滾載荷變大，都將影響飛行員駕駛。起落架轉向與對中機構的可靠性、穩定性直接關系著直升機的飛行與著陸安全。

因此，對直升機起落架轉向與對中機構進行耐久性試驗來驗證其可靠性與穩定性是唯一的方法與手段，同時為帶有轉向與對中機構的起落架確定其首翻修期提供重要的科學依據，大大提高了直升機的安全性與可靠性。

1 設計依據

現代直升機的新型尾起落架具有轉向和空中飛行自動對中功能，為了驗證新設計起落架的轉向與對中機構的可靠性及穩定性，準確確定其首翻修期，必須進行耐久性試驗驗證考核。試驗過程中需精確控制起落架轉動機構的轉動角度，測量轉動力矩、結構應變并實時監控啟動載荷等參數。

2 結構原理

目前，西方發達國家對直升機起落架轉向與對中機構耐久性試驗技術的研究也處于探索階段，如法國歐洲直升機公司、美國西科斯基公司等知名直升機公司也處于剛起步研究階段，而國內在這一領域還從未開展過研究。針對裝置研制要以滿足“大轉角、大扭矩、高控制精度”的試驗要求為總體設計思想，重點要突破旋轉角度精確控制、大扭矩控制及啟動載荷實時監測等關鍵技術。直升機起落架轉向與對中機構耐久性試驗裝置以液壓泵站為試驗動力，依靠吊籃及配重的自身重力來模擬起落架承受的機身重量，轉向機構與機輪系統隨同擺動平臺一起轉動模擬直升機滑行轉向、拐彎。擺動平臺在一定角度內可以自由設定;吊籃、起落架隨同起吊裝置向上運動時機輪脫離擺動平臺上表面，可以對起落架的對中機構進行考核。起落架轉向與對中機構耐久性試驗裝置設計原理示意圖見圖1。

圖1 裝置設計原理示意圖

3 系統組成

直升機起落架轉向與對中機構耐久性試驗裝置主要由承力框架、吊籃、導軌、起吊及釋放裝置、擺動平臺、測控系統、起落架安裝夾具、起落架試驗件、配重、測量傳感器及液壓動力源等組成。

吊籃采用框架內吊籃設計，吊籃通過滑輪沿導軌垂直移動，調整吊籃上的配重量來模擬起落架在機身分布所受的垂向載荷?？蚣苌系乃母鶎蚧壉砻驽冇层t，最大程度地減少與吊籃滑輪之間的摩擦。采用CATIA軟件優化吊籃結構設計，使吊籃在最小重量下具有最大強度和剛度，吊籃內部具有一定空間可以增加配重。吊籃設計圖見圖2所示。

擺動平臺是牽引機輪轉向的重要機構，集轉向角度控制測量、扭矩測量、功能計數、存儲記憶、啟動載荷測量實時監控為一體，是整個裝置中最核心的部位。擺動平臺由旋轉平面、滑軌、擺動缸、載荷傳感器、扭矩傳感器、角位移傳感器、數據采集分析控制器及安全報警系統等組成。整個裝置數據集中傳輸至數據處理中心進行處理分析，采用綜合試驗參數顯示系統呈現在試驗管理者面前。數據處理分析軟件設計采用基于WindowsXP操作系統下的人機友好界面思想設計，便于試驗管理和數據文件管理。

圖2 吊籃結構設計圖

圖3 擺動平臺結構設計圖

圖4 數據處理分析綜合處理系統圖

4 工程型號應用

直升機起落架轉向與對中機構耐久性試驗裝置研制成功后，進行了所有參數性能檢測，擺動平臺的轉動角度的精度控制對整個裝置將起到決定作用，同時也是此裝置的關鍵技術之一。裝置經鑒定測試和計量中心檢測后完全達到了設計性能指標，可以投入到實際工程型號試驗中去，裝置擺動角度測試數據見表1。

直升機起落架轉向與對中機構耐久性試驗裝置應用于某型號尾起落架轉向與對中機構耐久性試驗，成功完成了試驗，達到了耐久性試驗考核目的。整個試驗過程中起落架轉向角度得到了精確控制，做到了啟動載荷實時監控。利用直升機起落架轉向與對中機構耐久性試驗裝置使得試驗效率得到了很大的提高，為驗證起落架轉向與對中機構的可靠性提供了強有力的技術保障。

表1 裝置擺動角度測試數據

5 結論

起落架轉向與對中機構耐久性試驗需要研制專項試驗設備。國內在這一研究領域還屬空白，無現成的設備拿來即可使用;先進發達的歐美等國家同類試驗裝置的研究也剛處于起步階段。直升機起落架轉向與對中機構耐久性試驗裝置的研制，確定了新設計的起落架轉向與對中機構的可靠性、穩定性及其首翻期，該裝置具有以下特點:

1)可真實模擬起落架轉向與對中機構飛行、滑跑轉向等使用工況;

2)裝置功能集成度高，采用了綜合的試驗數據分析處理及顯示功能;

3)具有大轉角、大扭矩、高控制精度及啟動載荷實時監控等能力;

4)性能穩定可靠，效率高，極大地縮短了試驗周期，提高了工作效率。

6 結束語

直升機起落架轉向與對中機構耐久性試驗裝置經過多個直升機型號的試驗應用，設備運行穩定、可靠，極大地提高了試驗效率和質量，完全達到了設計要求，能夠滿足直升機型號研制的試驗需求。裝置研制中的關鍵設計技術及巧妙設計方法，對于以后同類試驗裝置的研制具有很大的參考價值。

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［7］章 劍.某型機尾起落架轉向與對中機構耐久性試驗報告［R］.602 所報告，2010.6.

［8］章 劍，廖良全，趙 卓.專利技術交底請求書［Z］.602所.2011.