民用飛機起落架控制系統技術展望

姜逸民

【摘 要】本文通過對比波音和空客系列民用飛機起落架的設計特點，闡述了民用飛機起落架的發展趨勢及發展現狀。從而總結出促進民用飛機起落架發展所需的關鍵技術，并對其發展進行了展望和總結。

【關鍵詞】民用飛機；起落架設計；關鍵技術

1 民用飛機起落架的發展趨勢

波音公司和空客公司的一系列機型代表了大型民用客機的發展趨勢。雖然兩個公司的設計理念和技術側重有所不同，但在起落架的設計上卻采用相同的技術。波音的787及空客的A380起落架都采用小車式多輪起落，這樣有利于分散輪胎對跑道的壓力要求；采用由電傳控制的起落架操縱方式甚至全電剎車系統，在提高系統可靠性的同時，可以相對減輕飛機的重量，進而使得系統的可靠性得以提高。

大型民機起落架具有的鮮明技術特點[1]：

（1）起落架布局復雜。對于機身重量大的飛機，其主起落架都采用多輪多支柱式布局形式。如波音747，空客A380有四個主起落架。這種多倫多支柱式布局的起落架之間相互連通，在緩沖過程中，緩沖系統在某種程度上可以控制各起落架所承受載荷的大小。

（2）起落架的結構尺寸很大，每個起落架的承載大，起落架主要承力構件采用大型整體鍛件進行制造。波音777的主起落架是現有飛機中最大的起落架，其主支柱的長度達3m。

（3）與機體同壽，是國外民機對起落架的基本要求。如波音767的起落架壽命為50000起落。波音737已達到7. 5萬次以上。起落架結構采用高強度鋼整體鍛件，提高了起落架壽命。大型民機起落架主體材料已經用300m鋼整體鍛件制造工藝取代了拼焊結構。

2 民用飛機起落架的發展所必須解決的關鍵技術

與其他種類的飛機相比，民機的設計更加注重安全性、經濟性、舒適性以及環境保護等方面。民用飛機起落架的發展必須解決一下幾方面的關鍵技術：

1）安全性和可靠性

起落架系統是飛機起飛著陸階段安全性和可靠性的重要保障。設計中安全性和可靠性往往比性能指標更為重要[2]。為了提高起落架的安全性和可靠性，針對起落架故障模式下的操縱、起落架收起和放下后的自鎖系統等相關研究亟待突破。

2）經濟性

在保證安全性和舒適性的前提下，降低維護和修理費用方面，強調綠色維修無污染，包括健康監測系統設計、綜合診斷與人工智能化技術等。

3）環境保護和舒適性

通過對飛機的噪音控制和滑行載荷控制可以有效提高飛機的乘坐舒適性，起落架的設計與該過程有著密切聯系。結構細節降噪設計技術和起落架結構外形與收放策略對噪聲的控制尤為重要。

3 其他關鍵技術

3.1 電剎車系統

圖1為Safran公司為B787研制的全電剎車裝置。機電作動機構是全電剎車系統控制的硬件平臺，其性能在很大程度上決定了系統的性能。從已研制和在研的幾個系統看，受現有條件的限制，它們的結構大同小異[4]。

目前，國內的研究大多為理論性的計算分析、仿真，而針對全電剎車硬件平臺的機電作動機構的研究不夠深入。民用飛機電剎車系統的研究屬于工程應用型課題，因此，要在這方面盡決減小與國外最高水平的差距，則必須盡快研制出結構合理、功能完整、具有較高傳動效率和良好動特性的機電作動機構。相信這項工作對我國飛機全電剎車系統的研究有重要基礎意義。

3.2 電傳作動系統

現在民用飛機，尤其是大型民機上己經使用的功率電傳作動系統的控制方案主要有如下兩種形式[5]：

（1）電靜液作動器（EHA/EBHA）；

（2）電機械作動器或稱機電作動器（EMA）。

1）EHA系統由伺服控制的雙向調速電機、定量柱塞泵、作動筒、功率控制器和電控單元組成。含有兩個獨立的能源（傳統的機載集中液壓源和EHA所需的電源）。其結構原理圖如圖2所示。圖中的主控系統是傳統的閥控電液作動系統，EHA作為備份。

圖2 EHA/EBHA結構原理圖

EHA適合作為一種備份模式/作動器，而非長時間正常工作用。圖3為A380飛機上方向舵作動器。

圖3 A380飛機上方向舵作動器

2）EMA由可伺服控制的雙向調速電動機、齒輪箱傳動裝置和實現往復運動的滾珠絲杠機構或齒輪旋轉執行機構組成，其結構原理圖如圖4所示。

近年來，研發并取得適航證的B787夢想客機率先在兩側機翼中部兩塊擾流板上使用了電機械作動器。這種設計：一是波音飛機一貫的機械備份設計的延續（B747，B777等）；二是經過安全性評估。

4 結束語

我國民機起落架設計方法和手段與國外發達國家相比尚處于較傳統落后的階段，因此，如何走出中國特色的具有自主知識產權的大型閩籍起落架發展之路是一個必須解決的問題，其基本要點應包括抓住綜合學科結合設計為核心 ，利用先進的計算機平臺，立足解決發展過程中所必須掌握的關鍵技術，最終建設我國自己的起落架研發設計平臺。

【參考文獻】

[1]龍江，張鐸.飛機應急放起落架的機構運動可靠性研究[J].機械強度，2005，27（5）：624-627.

[2]Patrick M.Technology programs for landing gear systems [C]//AIAA/ICAS International Air and Space Symposium and Exposition：The Next 100 Y.Ohio： AIAA/ICAS，2003：1-9.

[3]廖麗娟，賈玉紅.彈性機體起落架的動態性能仿真分析[J].航空學報，2008，29（1）：75-79.

[4]丁斌.飛機全電剎車系統的機電作動機構[J].航空制造技術，2006.

[5]沈磊.民用飛機電傳飛控作動系統設計與工程應用[J].2012.

[責任編輯：孫珊珊]

【摘 要】本文通過對比波音和空客系列民用飛機起落架的設計特點，闡述了民用飛機起落架的發展趨勢及發展現狀。從而總結出促進民用飛機起落架發展所需的關鍵技術，并對其發展進行了展望和總結。

【關鍵詞】民用飛機；起落架設計；關鍵技術

1 民用飛機起落架的發展趨勢

波音公司和空客公司的一系列機型代表了大型民用客機的發展趨勢。雖然兩個公司的設計理念和技術側重有所不同，但在起落架的設計上卻采用相同的技術。波音的787及空客的A380起落架都采用小車式多輪起落，這樣有利于分散輪胎對跑道的壓力要求；采用由電傳控制的起落架操縱方式甚至全電剎車系統，在提高系統可靠性的同時，可以相對減輕飛機的重量，進而使得系統的可靠性得以提高。

大型民機起落架具有的鮮明技術特點[1]：

（1）起落架布局復雜。對于機身重量大的飛機，其主起落架都采用多輪多支柱式布局形式。如波音747，空客A380有四個主起落架。這種多倫多支柱式布局的起落架之間相互連通，在緩沖過程中，緩沖系統在某種程度上可以控制各起落架所承受載荷的大小。

（2）起落架的結構尺寸很大，每個起落架的承載大，起落架主要承力構件采用大型整體鍛件進行制造。波音777的主起落架是現有飛機中最大的起落架，其主支柱的長度達3m。

（3）與機體同壽，是國外民機對起落架的基本要求。如波音767的起落架壽命為50000起落。波音737已達到7. 5萬次以上。起落架結構采用高強度鋼整體鍛件，提高了起落架壽命。大型民機起落架主體材料已經用300m鋼整體鍛件制造工藝取代了拼焊結構。

2 民用飛機起落架的發展所必須解決的關鍵技術

與其他種類的飛機相比，民機的設計更加注重安全性、經濟性、舒適性以及環境保護等方面。民用飛機起落架的發展必須解決一下幾方面的關鍵技術：

1）安全性和可靠性

起落架系統是飛機起飛著陸階段安全性和可靠性的重要保障。設計中安全性和可靠性往往比性能指標更為重要[2]。為了提高起落架的安全性和可靠性，針對起落架故障模式下的操縱、起落架收起和放下后的自鎖系統等相關研究亟待突破。

2）經濟性

在保證安全性和舒適性的前提下，降低維護和修理費用方面，強調綠色維修無污染，包括健康監測系統設計、綜合診斷與人工智能化技術等。

3）環境保護和舒適性

通過對飛機的噪音控制和滑行載荷控制可以有效提高飛機的乘坐舒適性，起落架的設計與該過程有著密切聯系。結構細節降噪設計技術和起落架結構外形與收放策略對噪聲的控制尤為重要。

3 其他關鍵技術

3.1 電剎車系統

圖1為Safran公司為B787研制的全電剎車裝置。機電作動機構是全電剎車系統控制的硬件平臺，其性能在很大程度上決定了系統的性能。從已研制和在研的幾個系統看，受現有條件的限制，它們的結構大同小異[4]。

目前，國內的研究大多為理論性的計算分析、仿真，而針對全電剎車硬件平臺的機電作動機構的研究不夠深入。民用飛機電剎車系統的研究屬于工程應用型課題，因此，要在這方面盡決減小與國外最高水平的差距，則必須盡快研制出結構合理、功能完整、具有較高傳動效率和良好動特性的機電作動機構。相信這項工作對我國飛機全電剎車系統的研究有重要基礎意義。

3.2 電傳作動系統

現在民用飛機，尤其是大型民機上己經使用的功率電傳作動系統的控制方案主要有如下兩種形式[5]：

（1）電靜液作動器（EHA/EBHA）；

（2）電機械作動器或稱機電作動器（EMA）。

1）EHA系統由伺服控制的雙向調速電機、定量柱塞泵、作動筒、功率控制器和電控單元組成。含有兩個獨立的能源（傳統的機載集中液壓源和EHA所需的電源）。其結構原理圖如圖2所示。圖中的主控系統是傳統的閥控電液作動系統，EHA作為備份。

圖2 EHA/EBHA結構原理圖

EHA適合作為一種備份模式/作動器，而非長時間正常工作用。圖3為A380飛機上方向舵作動器。

圖3 A380飛機上方向舵作動器

2）EMA由可伺服控制的雙向調速電動機、齒輪箱傳動裝置和實現往復運動的滾珠絲杠機構或齒輪旋轉執行機構組成，其結構原理圖如圖4所示。

近年來，研發并取得適航證的B787夢想客機率先在兩側機翼中部兩塊擾流板上使用了電機械作動器。這種設計：一是波音飛機一貫的機械備份設計的延續（B747，B777等）；二是經過安全性評估。

4 結束語

我國民機起落架設計方法和手段與國外發達國家相比尚處于較傳統落后的階段，因此，如何走出中國特色的具有自主知識產權的大型閩籍起落架發展之路是一個必須解決的問題，其基本要點應包括抓住綜合學科結合設計為核心 ，利用先進的計算機平臺，立足解決發展過程中所必須掌握的關鍵技術，最終建設我國自己的起落架研發設計平臺。

【參考文獻】

[1]龍江，張鐸.飛機應急放起落架的機構運動可靠性研究[J].機械強度，2005，27（5）：624-627.

[2]Patrick M.Technology programs for landing gear systems [C]//AIAA/ICAS International Air and Space Symposium and Exposition：The Next 100 Y.Ohio： AIAA/ICAS，2003：1-9.

[3]廖麗娟，賈玉紅.彈性機體起落架的動態性能仿真分析[J].航空學報，2008，29（1）：75-79.

[4]丁斌.飛機全電剎車系統的機電作動機構[J].航空制造技術，2006.

[5]沈磊.民用飛機電傳飛控作動系統設計與工程應用[J].2012.

[責任編輯：孫珊珊]

【摘 要】本文通過對比波音和空客系列民用飛機起落架的設計特點，闡述了民用飛機起落架的發展趨勢及發展現狀。從而總結出促進民用飛機起落架發展所需的關鍵技術，并對其發展進行了展望和總結。

【關鍵詞】民用飛機；起落架設計；關鍵技術

1 民用飛機起落架的發展趨勢

波音公司和空客公司的一系列機型代表了大型民用客機的發展趨勢。雖然兩個公司的設計理念和技術側重有所不同，但在起落架的設計上卻采用相同的技術。波音的787及空客的A380起落架都采用小車式多輪起落，這樣有利于分散輪胎對跑道的壓力要求；采用由電傳控制的起落架操縱方式甚至全電剎車系統，在提高系統可靠性的同時，可以相對減輕飛機的重量，進而使得系統的可靠性得以提高。

大型民機起落架具有的鮮明技術特點[1]：

（1）起落架布局復雜。對于機身重量大的飛機，其主起落架都采用多輪多支柱式布局形式。如波音747，空客A380有四個主起落架。這種多倫多支柱式布局的起落架之間相互連通，在緩沖過程中，緩沖系統在某種程度上可以控制各起落架所承受載荷的大小。

（2）起落架的結構尺寸很大，每個起落架的承載大，起落架主要承力構件采用大型整體鍛件進行制造。波音777的主起落架是現有飛機中最大的起落架，其主支柱的長度達3m。

（3）與機體同壽，是國外民機對起落架的基本要求。如波音767的起落架壽命為50000起落。波音737已達到7. 5萬次以上。起落架結構采用高強度鋼整體鍛件，提高了起落架壽命。大型民機起落架主體材料已經用300m鋼整體鍛件制造工藝取代了拼焊結構。

2 民用飛機起落架的發展所必須解決的關鍵技術

與其他種類的飛機相比，民機的設計更加注重安全性、經濟性、舒適性以及環境保護等方面。民用飛機起落架的發展必須解決一下幾方面的關鍵技術：

1）安全性和可靠性

起落架系統是飛機起飛著陸階段安全性和可靠性的重要保障。設計中安全性和可靠性往往比性能指標更為重要[2]。為了提高起落架的安全性和可靠性，針對起落架故障模式下的操縱、起落架收起和放下后的自鎖系統等相關研究亟待突破。

2）經濟性

在保證安全性和舒適性的前提下，降低維護和修理費用方面，強調綠色維修無污染，包括健康監測系統設計、綜合診斷與人工智能化技術等。

3）環境保護和舒適性

通過對飛機的噪音控制和滑行載荷控制可以有效提高飛機的乘坐舒適性，起落架的設計與該過程有著密切聯系。結構細節降噪設計技術和起落架結構外形與收放策略對噪聲的控制尤為重要。

3 其他關鍵技術

3.1 電剎車系統

圖1為Safran公司為B787研制的全電剎車裝置。機電作動機構是全電剎車系統控制的硬件平臺，其性能在很大程度上決定了系統的性能。從已研制和在研的幾個系統看，受現有條件的限制，它們的結構大同小異[4]。

目前，國內的研究大多為理論性的計算分析、仿真，而針對全電剎車硬件平臺的機電作動機構的研究不夠深入。民用飛機電剎車系統的研究屬于工程應用型課題，因此，要在這方面盡決減小與國外最高水平的差距，則必須盡快研制出結構合理、功能完整、具有較高傳動效率和良好動特性的機電作動機構。相信這項工作對我國飛機全電剎車系統的研究有重要基礎意義。

3.2 電傳作動系統

現在民用飛機，尤其是大型民機上己經使用的功率電傳作動系統的控制方案主要有如下兩種形式[5]：

（1）電靜液作動器（EHA/EBHA）；

（2）電機械作動器或稱機電作動器（EMA）。

1）EHA系統由伺服控制的雙向調速電機、定量柱塞泵、作動筒、功率控制器和電控單元組成。含有兩個獨立的能源（傳統的機載集中液壓源和EHA所需的電源）。其結構原理圖如圖2所示。圖中的主控系統是傳統的閥控電液作動系統，EHA作為備份。

圖2 EHA/EBHA結構原理圖

EHA適合作為一種備份模式/作動器，而非長時間正常工作用。圖3為A380飛機上方向舵作動器。

圖3 A380飛機上方向舵作動器

2）EMA由可伺服控制的雙向調速電動機、齒輪箱傳動裝置和實現往復運動的滾珠絲杠機構或齒輪旋轉執行機構組成，其結構原理圖如圖4所示。

近年來，研發并取得適航證的B787夢想客機率先在兩側機翼中部兩塊擾流板上使用了電機械作動器。這種設計：一是波音飛機一貫的機械備份設計的延續（B747，B777等）；二是經過安全性評估。

4 結束語

我國民機起落架設計方法和手段與國外發達國家相比尚處于較傳統落后的階段，因此，如何走出中國特色的具有自主知識產權的大型閩籍起落架發展之路是一個必須解決的問題，其基本要點應包括抓住綜合學科結合設計為核心 ，利用先進的計算機平臺，立足解決發展過程中所必須掌握的關鍵技術，最終建設我國自己的起落架研發設計平臺。

【參考文獻】

[1]龍江，張鐸.飛機應急放起落架的機構運動可靠性研究[J].機械強度，2005，27（5）：624-627.

[2]Patrick M.Technology programs for landing gear systems [C]//AIAA/ICAS International Air and Space Symposium and Exposition：The Next 100 Y.Ohio： AIAA/ICAS，2003：1-9.

[3]廖麗娟，賈玉紅.彈性機體起落架的動態性能仿真分析[J].航空學報，2008，29（1）：75-79.

[4]丁斌.飛機全電剎車系統的機電作動機構[J].航空制造技術，2006.

[5]沈磊.民用飛機電傳飛控作動系統設計與工程應用[J].2012.

[責任編輯：孫珊珊]