淺談無人飛艇雙點起落裝置

鐘興成

摘 要：飛艇的起落架是一種著陸裝置，相當于地面緩沖器，其結構獨特，運作機理是吸收飛艇與地面沖擊的能量，防止飛艇囊體損壞，減少尾翼觸地發生的機率，為飛艇起飛和著陸提供安全保證，增加了飛艇著陸的穩定性；同時起落架還能借助平穩控制的牽引對飛艇的吊艙、尾翼以及推進裝置進行保護。文章主要是對無人飛艇的著陸裝置起落架進行了介紹，重點對起落裝置設計與布局結構做出了探討與分析。

關鍵詞：無人飛艇；起落裝置；布局結構；設計

引言

飛艇屬于浮空器的一種，是利用輕于空氣的氣體來提供升力的航空器。近年來，隨著經濟與科技的迅速發展，我國的高空飛艇有了不斷的進步，2008新型超視距無人控制飛艇的試飛成功標志著我國的飛艇事業又步入新的發展階段。飛艇起落裝置的結構獨特、豐富多樣，常見的有搖臂式、支柱式等，裝置的布局形式有單點式、兩點式、三點式團等，不同的結構布局與設計都具有不同的作用，在對起落裝置進行設計中，要結合設計裝置的自身特點選擇合適的結構形式、布局形式以及緩沖裝置形式。

1 技術領域與背景技術

本發明適用于目前國內大多數的小型無人飛艇，起落架的任務主要是完成承受、吸收和消耗飛艇在著陸和滑行時的撞擊和顛簸能量，同時方便飛艇的停放和系留。飛艇的起落架與飛機的起落架有所不同，主要體現在以下兩點：

飛艇的自身重量受到氦氣浮力的影響要比飛機輕的多，所以飛艇的起落架在飛艇系留和停放時所承受的靜載荷也要比一般飛機的起落架要小的多；由于飛艇降落時的速度和高度遠遠小于飛機降落時的速度和高度，所以飛艇的起落架在飛艇降落時所受承受的沖擊載荷也要比一般飛機的起落架要小的多。因此，飛艇的起落架在滿足一般飛機的起落架應有基本功能之后，結構應該設計得盡量簡單合理，從而使起落架重量盡量的輕。

2 技術內容

單輪起落架的主要問題：結構復雜，重量過重。由于單輪起落架需要承受整個飛艇的重量，而且還要安裝減震機構，所以導致起落架的結構比較復雜，復雜的結構導致結構件偏多，最終導致重量增加；停放、牽引和系留困難。由于單輪起落架利用單個萬向輪作為飛艇在地面上唯一的支撐點，導致飛艇停靠和牽引時容易失去平衡，造成飛艇左右晃動容易翻艇，需要更多的人手在飛艇兩側進行保護，更不利于飛艇的系留；單輪起落架與吊艙連接點少，造成吊艙每個承力點的載荷過大，容易造成吊艙支撐點處變形拉裂。

本發明的目的是解決以往飛艇采用單輪起落架所帶來的問題和不足之處，技術方案是：本發明為雙點起落裝置，即采用兩個萬向輪作為地面的支撐點，每個萬向輪所承受壓力的載荷約為單輪起落架所承受壓力載荷的一半，所以可以去除減震裝置。利用鋁管重量輕、剛度高的特點，將鋁管作為結構件，用單雙耳接頭作為連接件，方便起落架的拆卸，通過這些來簡化結構、降低重量。單輪起落架最低重量1.9KG，而本發明的裝置不超過1.2KG。

由于是雙萬向輪作為地面支撐，本發明相對單輪起落架來說飛艇停靠、牽引和系留時球體更加平穩，球體相對地面不易晃動。本發明每個萬向輪固定在一根連接桿上，每根連接桿又衍伸出兩根連接桿，這樣與吊艙就有6個連接點，相比單輪起落架的支撐點（3個）多了一倍，作用在每個吊艙連接點部位上的力就減小了。相比以往單輪起落架來說，結構更加簡單，重量輕，受力點多，載荷分散，而且飛艇牽引、停放、系留時更加穩定方便，能夠在比較顛簸的路面上順利移動。

3 起落裝置布局結構與設計分析

起落裝置的組成包括機輪、支柱及連接裝置、緩沖系統及其他附屬裝置。隨著科技的不斷發展，飛艇起落裝置的設計也在不斷的完善之中，起落裝置吸取了先進的成品和材料，再加上制造工藝的不斷成熟與技術分析軟件團的有效支撐，就可以設計出性能優良的起落裝置。

本發明的中小型無人飛艇的尾翼是由舵面控制的連桿結構，尾翼舵面控制連桿機構由舵機搖臂、右螺紋銷軸、連桿、左螺紋銷軸、舵面搖臂等零件組成，舵機搖臂一端固定在舵機轉軸上，另一端與右螺紋銷軸連接，舵面搖臂一端固定在舵面轉軸上，另一端與左螺紋銷軸連接，右螺紋銷軸和左螺紋銷軸通過連桿連接，通過舵機轉軸帶動舵面轉軸同向轉動來實現舵面偏轉。右螺紋銷軸和左螺紋銷軸與連桿通過螺紋連接，通過旋轉連桿可以調節兩銷軸孔的中心距。舵機搖臂和舵面搖臂的長度比值大于1時，舵機轉動的角度大于舵面轉動的角度，此時舵機輸出的功率大；當舵機搖臂和舵面搖臂的長度比值小于1時，舵機轉動的角度小于舵面轉動的角度，此時舵機輸出的功率較小，通過調節兩搖臂長度比值來控制舵機輸出功率的大小。

飛艇起落裝置的設計過程中采用質量塊的等效模型進行分析。外部懸掛吊艙式的飛艇只需考慮吊艙的質量來計算著陸過程吸收的動能，對于吊艙與艇囊連接的起落裝置，可以利用兩者的捆綁質量才計算吸收的動能。為了保證飛艇安全著陸，飛艇壓起落架不僅要吸收飛艇動能，還要吸收由最大靜重引起的勢能。通過該飛艇起落架的形式可以進行緩沖器的確定，緩沖器壓縮行程過長會導致起落架長度增加，為了防止長度超出要求，我們可以采用增加起落裝置長度的方式，還可以選擇搖臂式起落裝置，并通過出作用于起落裝置上的垂直反作用力計算出傳遞給緩沖器作用力的大小，進而求出緩沖器的垂直位移。

單雙耳接連接方式結構簡單、連接緊湊、拆卸過程方便，由于飛艇起落裝置相對于吊艙的位置是固定不動的，所以不同的接頭之間不會發生相對滑動，也不會發生任何磨損。本裝置的每根連接桿的連接方式與作用如下：后撐桿一端通過螺紋連接的方式與萬向輪連接，另一端通過單雙耳連接的方式與吊艙后部接頭連接，為本裝置的主要承力件。斜撐桿一端通過帶套筒的單雙耳接頭的連接方式與后撐桿連接，另一端通過單雙耳連接的方式與吊艙的中間的接頭連接，防止起落架左右晃動。橫桿兩端通過帶套筒的單雙耳接頭的連接方式連接兩個后撐桿，將兩個后撐桿形成一個整體，防止各后撐桿受不同的力而向不同方向擺動。前撐桿一端通過帶套筒的單雙耳接頭的連接方式與后撐桿連接，另一端通過單雙耳連接的方式與吊艙的前接頭連接，防止起落架前后晃動。

4 結束語

該飛艇采用雙點起落裝置，使用兩個萬向輪作為地面的支撐點，能有效減少萬向輪的載荷，省去了減震裝置的安裝；利用飛艇鋁材料作為結構件有效地簡化了起落架結構，降低了重量；利用萬向輪與連接桿的固定作用保證了飛艇運行過程中的穩定性，突破了單輪起落架的局限，對部分大型飛艇的起落架設計有一定的借鑒意義。

參考文獻

[1]周蘭欽.幾種起落架主要構件設計與制造的簡要對比分析[J].南京航空學院學報，1991.

[2]楊昭明.新一代飛機起落架制造技術的發展思路[D].航空維修與土程，2005，3.

[3]航空航天工業部科學技術委員會.飛機起落架強度設計指南[M].四川科學技術出版社，1989.