一種多輪多支柱起落架的落震試驗方案

孫福強，黃瑞泉，鄧麗華

(中航工業洪都，江西 南昌 330024)

0 引言

多輪多支柱的起落架，是多個獨立單支柱起落架的組合。目前國內多輪多支柱起落架的設計應用方面尚無任何經驗和規范，因此對多支柱起落架的設計方法進行試驗驗證顯得尤為重要。為了準確分析多支柱起落架的著陸緩沖性能，并論證能否使用單個支柱緩沖性能驗證多支柱的緩沖性能，特別用縮小比例的多支柱起落架開展驗證落震試驗，以驗證理論方案。

多輪多支柱起落架試驗方案意味著多個起落架同時落震試驗，在有限的空間內需要多個測力平臺對起落架的每個支柱測力，需要實現多個機輪帶轉的條件模擬。試驗的難度也是前所未有，不僅僅是因為測量設備的成倍增加，最重要的是它否定了傳統落震試驗使用機輪帶轉專用設備實現飛機著陸速度模擬和使用技術成熟的單個測力平臺測量載荷的使用方法，需要設計一套全新方案和設備來實現。如何實現多個機輪的同步同速帶轉，如何在有限的空間里獲得多支柱起落架中每個單支柱機輪上的載荷，而且要保證各個單支柱載荷之間無干擾成為了該攻關試驗的關鍵點。這在國內落震試驗尚不多見，無任何文獻和經驗可以參考借鑒。

本文著重闡述了多輪多支柱起落架變間距試驗的設計思路、多輪多支柱起落架測試系統中夾具和測力平臺系統的設計、多機輪同步同速帶轉系統的設計。

1 多姿態多間距夾具設計

1.1 整體布局安排

多輪多支柱起落架是由簡易的三個單支柱起落架順航向按一定間隔距離排成一排組合成為一個起落架如圖1所示。試驗要求多支柱間航向距離最小為800 mm，最大間距為1 000 mm。試驗分兩點水平、機尾下沉5度、機尾下沉8度。

圖1 簡易起落架組合模擬的多輪多支柱起落架

1.2 設計變間距試驗

研究試驗中有改變支柱間距的探討試驗，變間距意味著航向尺寸變化，不同間距帶來夾具的剛度變化，對緩沖性能影響無法預測，影響試驗結果分析與研究。單純考慮剛度設計顯得考慮不夠周全。

考慮到兩點水平姿態時，支柱間的間距對整體緩沖性能無影響，而在機尾下沉姿態下，支柱間的間距直接影響著三個起落架觸臺時間，即時間差是影響整個起落架系統性能的關鍵因素，變間距的研究可以演變到變時間差的研究，換句話說調整時間差和調整間距效果是一致的。由此用同姿態下調整支柱高度差等效支柱間距關系，這樣既滿足了試驗要求又不會改變夾具的剛度。具體實施的夾具方案如圖2所示。

夾具由水平夾具1、角度姿態接頭2和高度調節墊塊3三部分組成，水平夾具1應用于試驗全過程，角度姿態接頭2用于保證起落架的安裝姿態，高度墊塊3用于調節支柱間的高度差來進行同姿態角時變間距情況試驗。

圖2 5度姿態下由間距800mm變為900mm試驗方案

2 多支柱測力平臺系統設計

圖3 傳統測力平臺

常規測力平臺系統結構簡圖見圖3，由測力平臺、航向力傳感器固定裝置和垂直力傳感器支座等組成。其空間需求大，顯然不能通過簡單復制幾個平臺來應用于多輪多支柱起落架試驗，而需要設計全新的測力平臺系統。

全新的測力平臺系統有兩個特點：一，由傳統的側邊三點式傳感器布置改進為航向三點式傳感器布置，這種改進使平臺的使用有效區域更大。二，根據平

臺有效使用區域，采用梯形平臺、航向雙力傳感器設計，既有效的利用了平臺，又有足夠的空間來安裝航向力傳感器，如圖4所示。測力平臺航向方向通過平臺下面“V”槽結構設計和傳感器頂端滾球獲得航向自由度。任務設計方沒有要求對展向載荷測量，因此，此次平臺的改進就沒有考慮展向測量設計。

圖4 新研一體化測力平臺

最后將測力平臺按間距要求安裝到穩固地基上，就完成了多支柱多機輪載荷的測力平臺系統，如圖5所示。

3 多機輪同步同速帶轉方案設計

此次多輪多支柱起落架由三個支柱組合成，每個支柱配有雙機輪，對稱分布，需要對6個機輪同步同速帶轉，實現著陸速度的模擬。滿足此試驗條件需要解決六個機輪的同步同速帶轉問題，同時還需要解決機輪觸臺后停止帶轉問題。

選擇了電機與機輪一一對應帶轉的方案，在機輪輪轂附加從動輪，電機和機輪間通過可調節活絡皮帶來實現帶轉。具體實施步驟是：根據起落架機輪結構，設計了鋁質從動輪，安裝在機輪輪轂上，實施方案如圖6；電機固定在夾具上，且在緩沖器壓縮時機輪相對夾具移動的方向上，一是為了保證相對位置，滿足不同下沉速度下的帶轉需要，二是在支柱觸臺壓縮后活絡帶松弛而自動脫離或脫落；電機的同步與同速由同一變頻器控制來實現，原理見圖7。試驗結果表明設計達到了預期的效果，在實際的使用中，帶轉動作一直持續到機輪觸臺，實測結果顯示機輪觸臺水平速度與設計轉速一致，觸臺后緩沖器壓縮，皮帶松弛瞬間脫落在測力平臺上，理想地完成帶轉任務。最終帶轉安裝如圖8所示。

圖5 多支柱起落架測力平臺系統

圖6 從動輪的安裝圖

圖7 多機輪帶轉原理

圖8 最終帶轉安裝

4 測試結果的分析

測試結果表明，系統穩定可靠，測試系統的設計達到了預期的效果。單個支柱性能復核試驗中，對新設計平臺和傳統測力平臺測得的試驗數據進行了對比分析，一致性很好。圖9為單個支柱性能復核試驗的部分參數時間曲線圖。圖10是測力平臺系統在多輪多支柱落震試驗中測得的部分參數時間曲線。

圖9 單個支柱性能試驗部分參數曲線

5 結論

在國內，多輪多支柱起落架的落震試驗尚不多見，有關該類試驗方面的設計與經驗無文獻和經驗可供參考與借鑒。本文闡述了在該試驗設計中變間距試驗設計、多支柱測力平臺設計和多機輪帶轉三個重點設計，使此試驗得到順利開展，為多輪多支柱起落架設計與研究提供參考，也為國內將來的其他形式多輪多支柱起落架落震試驗提供思路和方法參考。

圖10 多支柱落震試驗中部分參數時間曲線