飛機起落架靜強度試驗技術(shù)

摘 要：介紹了飛機起落架靜強度試驗的方案。起落架結(jié)構(gòu)靜強度試驗載荷工況多，載荷大，要求試驗件的支持狀態(tài)、載荷都盡可能地符合真實情況。本文從試驗安裝、加載系統(tǒng)、夾具設計、設備與控制等方面進行了詳細的方案論證。實踐表明，該試驗方案科學合理，可有效解決起落架靜強度試驗中存在的問題。

關(guān)鍵詞：起落架；靜強度試驗；試驗方案

1 引言

起落架是飛機在地面停放、滑行、起降滑跑時用于支持飛機重量、吸收撞擊能量的飛機部件，承受了來自機體和地面的較大載荷。

在飛機起落架的研制過程中，靜強度試驗是必不可少的，更是確定起落架能否裝機的前提條件之一。起落架結(jié)構(gòu)靜強度試驗要求試驗件的支持狀態(tài)、載荷都盡可能地符合真實情況。試驗方案是靜強度試驗的基礎(chǔ)，也是靜強度試驗進行的依據(jù)。試驗結(jié)果的精度和有效性也主要依賴于靜強度試驗實施方案設計的合理性，同時又要盡可能降低試驗成本，提高試驗安裝、操作的便捷性。因此，制定詳細周密的試驗方案亦是非常必要的。

2 起落架的結(jié)構(gòu)及功用

為適應飛機起飛、著陸滑跑和地面滑行的需要，起落架的最下端裝有帶充氣輪胎的機輪。為了減小機輪對地面的壓力，提高飛機的漂浮性，同時為避免機輪過大難于收藏，一般都設計成多輪小車的形式，如圖1所示，這種形式的起落架下端通過輪架裝有前后縱列2個或4個（甚至更多）機輪組成車輪架，輪架與緩沖支柱為鉸接。

為了縮短著陸滑跑距離，機輪上裝有剎車或自動剎車裝置。此外還包括承力支柱、減震器（常用承力支柱作為減震器外筒）、收放機構(gòu)、前輪減擺器和轉(zhuǎn)彎操縱機構(gòu)等。承力支柱將機輪和減震器連接在機體上，并將著陸和滑行中的撞擊載荷傳遞給機體。前輪減擺器用于消除高速滑行中前輪的擺振。前輪轉(zhuǎn)彎操縱機構(gòu)可以增加飛機地面轉(zhuǎn)彎的靈活性。

歸納起來，起落架主要有以下四個作用：

a.承受飛機在地面停放、滑行、起飛、著陸、滑跑時的重力；b.承受、消耗和吸收飛機在著陸與地面運動時的裝機和顛簸能量；c.滑跑和滑行時的制動；d.滑跑與滑行時操縱飛機。

現(xiàn)代飛機起落架結(jié)構(gòu)通常具有如下特點：

a.使用條件惡劣，各種腐蝕嚴重；b.單傳力路徑，受力情況嚴重，可靠度較低；c.使用可檢并可以分解進行無損傷檢查；d.采用高強度鋼材料，疲勞極限低，與鋁合金結(jié)構(gòu)相比裂紋檢出概率低、擴展速率高。

以上可以看出，起落架是飛機安全飛行的關(guān)鍵部件，起落架能否達到設計要求在飛機設計與分析中占據(jù)非常重要的位置。

3 試驗方案

3.1 試件安裝

飛機起落架靜強度試驗一般支持在夾具上進行，夾具是支持試件的底座。為了便于夾具設計和加載，通常起落架采取倒置安裝的方式。

為了模擬真實的支持條件，將倒置的起落架通過各個安裝支座、底座、地腳螺栓固定到試驗室的承力地軌上，通過假輪代替機輪來承受各方向的試驗載荷。

3.2 加載系統(tǒng)

液壓作動筒集液壓缸、伺服閥、傳感器于一體，是用來實現(xiàn)工作機構(gòu)直線往復運動的能量轉(zhuǎn)換裝置。試驗時，采用液壓作動筒與起落架假輪相連接，根據(jù)各個加載點的試驗加載的要求，選擇合理噸位的作動筒。

試驗時，航向、側(cè)向加載作動筒安裝在立柱上。起落架試驗載荷工況較多，為了盡可能節(jié)省換裝工作量，提高工作效率，對于相同方向的加載作動筒超過2個的水平加載點，可以利用試驗室的通用設備壓梁當成兩根橫梁加上兩根縱梁搭接成“井”字梁結(jié)構(gòu)，“井”字梁固定在立柱上。這樣，對于各個載荷工況不同的加載高度可以隨意進行調(diào)整，而且，這種整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性也大大提高。

垂直方向載荷比較大，作動筒加載空間狹小，與起落架結(jié)構(gòu)、安裝底座相互干擾，可以采用“挑扁擔”方式，選擇一根較長彎矩較大的杠桿，一端通過拉板等硬式連接固定到承力地軌上，另外一端進行加載，加載作動筒可通過滑輪、鏈條進行導向。這樣，有效避免了加載干涉，而且加載作動筒也可選擇較小噸位。作動筒與假輪的連接，盡可能采用硬式連接，可以兼顧拉、壓載荷，有利于減少加載通道，減少安裝、調(diào)試工作量。

3.3 夾具設計

起落架試驗載荷工況多，試驗載荷大，要求夾具的強度、剛度都很高，特別是與起落架安裝支點相連的安裝支座、安裝底座等。

安裝支座應根據(jù)起落架安裝支點的理論尺寸進行設計，并要真實模擬起落架與機身結(jié)構(gòu)安裝連接的形式。由于起落架載荷較大，安裝支座一般選用高強度合金鋼30CrMnSiA制作。

安裝底座一般選用槽鋼、連接板等焊接而成。先將槽鋼按背對背形式焊接成立體的框架機構(gòu)，然后再在上、下面和周邊焊接連接板，從而形成一個封閉的盒狀整體承力結(jié)構(gòu)。安裝支座采用螺栓連接的方式固定在底座上。支座上的螺栓孔必須與底座配制，先將安裝支座與起落架對接定位，再將安裝支座連同起落架一起與安裝底座進行位置調(diào)整，定好位后按照安裝底座上的螺栓孔位置在支座上進行配鉆。

支持在夾具上的試驗件必須與試驗要求的試驗件支持狀態(tài)一致。

3.4 起落架緩沖支柱壓縮量調(diào)整

起落架試驗的工況較多，不同的載荷工況，緩沖支柱壓縮量會有所不同，這就要求我們試驗時應及時、合理地調(diào)整緩沖支柱壓縮量，同時也要隨之調(diào)整水平加載設備的安裝高度，增加了試驗安裝難度。

起落架試驗前，應先將緩沖支柱中的空氣盡量排空，充滿液壓油，以保證試驗中緩沖支柱行程穩(wěn)定性。試驗時，應根據(jù)不同工況的要求，通過手壓油泵注油和放油來調(diào)節(jié)緩沖支柱的壓縮量，通過改變假輪上對接孔的位置來調(diào)整輪胎壓縮量。為了減少工作量，提高工作效率，試驗前應根據(jù)緩沖支柱的壓縮量從小到大的順序安排好試驗工況，這樣，每種工況試驗時只需要放油即可。

3.5 設備與控制

飛機起落架的每個機輪都要獨自承受航向、縱向、側(cè)向的載荷，因此要求試驗加載通道較多，試驗中載荷分配與加載協(xié)調(diào)性較為復雜，對加載的精度要求較高。

試驗所用的加載控制系統(tǒng)為“FCS SmarTEST全數(shù)字協(xié)調(diào)控制加載系統(tǒng)”，該系統(tǒng)采用分布式計算機控制技術(shù)，為三級分布式控制方式：管理級、協(xié)調(diào)加載級、實時控制級。加載控制系統(tǒng)具有齊全的安全保護和協(xié)調(diào)能力，能有效地保證加載控制精度。編制載荷譜時設置好超載保護限，當試驗過程中出現(xiàn)超載時，加載機會自動卸載。液壓系統(tǒng)包括泵源、加載作動筒、控制子站、通道分配器等，并利用HBM數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進行同步數(shù)據(jù)采集。

4 結(jié)論

按照以上制定的試驗方案對某型飛機前起落架、主起落架分別進行了靜強度試驗，試驗運行平穩(wěn)、加載協(xié)調(diào)性好、載荷模擬準確、成功的通過了各種設計載荷情況下的考核。實踐表明，該試驗方案科學合理，可有效解決起落架靜強度試驗中存在的問題。