某型飛機起落架雙位插銷式下位鎖設計

徐達生，李志愿，龍 浩

（中航工業起落架有限責任公司，湖南 長沙410200）

0 引言

起落架鎖有上位鎖、下位鎖、艙門鎖等。它們的正常工作非常重要，如果上位鎖或艙門鎖卡住，妨礙起落架放下；如果下位鎖失效，起落架就不能放下到位，這兩種情況均可能導致嚴重的飛行事故[1]。同時起落架鎖到位信號的指示也非常重要，它告訴飛行起落架是否安全放下并上鎖等狀態。下位鎖的功用是將起落架支柱固定在放下位置，保證飛機著陸、地面滑行、起飛及停機時的安全[2]。

起落架下位鎖有很多種形式，有撐桿鎖、作動筒內置鎖、鉤環鎖等等[3]，這些鎖本身可承受一定的載荷。本文介紹一種可承大載荷，特別是承受飛機著陸時地面傳遞給起落架的扭矩的雙位插銷式下位鎖。

1 雙銷下位鎖的方案設計

1.1基本組成和原理

起落架雙位插銷式下位鎖主要由鎖殼、鎖作動筒、導向片、彈簧、限位銷、協調活門、傳感器等組成，結構關系如圖1所示。

圖1 下位鎖組成圖

鎖殼為高強結構鋼整體鍛件制成，與機體通過角上的螺栓連接。鎖殼上開有與鎖銷配合的兩個鎖銷孔，下位鎖上鎖狀態時鎖銷完全插入殼體鎖銷孔內，殼體內布置有兩個導向片，導向片上各安裝有扭簧，用于鎖銷提起后擋住鎖銷孔，防止鎖銷在彈簧的作用下下落，并起到上鎖時鎖臂引導作用。

1.2工作方式

如圖2所示，A、B、C點位為起落架的上部支撐點，F，G為下位鎖兩鎖銷的連接點。起落架下到位并上鎖時，兩個鎖銷方向垂直向下，與起落架外筒平行，直接承受起落架上傳的側向和航向載荷。地面傳遞給起落架的扭矩會在下位鎖F、G點上形成一對大小相等方向相反的力偶。因而該下位鎖在飛機著陸、滑行、停機、起飛過程中承受航向力、側向力及地面傳遞給起落架的扭矩。

圖2 下位鎖工作圖

1.3總體設計

該鎖的基本結構原理如圖3所示，當起落架放下時，收放控制系統給轉換活門發出指令，液壓油進入收放作動筒有桿腔和下位鎖協調活門，收放作動筒活塞桿收縮，外筒在收放機構的帶動下向機身外下側旋轉，當固接在外筒上的鎖臂插入下位鎖孔內時觸壓導向片，導向片壓縮復位彈簧并轉動，達到鎖殼上鎖銷孔全開狀態時，導向片觸壓協調活門動作，液壓油通過協調活門進入兩下位鎖作動筒上鎖腔（上腔），開鎖腔（下腔）回油，在液壓作用下兩下位鎖作動筒內的鎖銷伸出，直至鎖銷下移完全插入鎖臂孔內，到達鎖定位置時固定在鎖銷上的靶標接觸到位傳感器，發出下位鎖定信號，液壓系統卸壓，上鎖完成。起落架收上時，收放控制系統給轉換活門發出指令，液壓油進入兩下位鎖作動筒的開鎖腔（下腔）和開鎖作動筒上部的協調活門，鎖作動筒上鎖腔（上腔）回油，液壓推動兩鎖銷上移，上移至拔出鎖臂，當鎖作動筒內活塞上移到達開鎖位置時，作動筒內活塞觸動上部安裝的協調活門觸頭，協調活門動作，油路與收放作動筒收起腔連接，此時，鎖銷已完全從鎖臂內拔出，收放作動筒動作，起落架在收放機構的帶動下向機身內上側旋轉，同時擋塊在扭簧的作用下復位并擋住殼體上鎖銷孔，起落架收上后，系統卸壓。

圖3 下位鎖基本結構圖

殼體內布置有兩個導向片，導向片如圖4所示，導向片上各安裝有扭簧，起下位鎖開鎖后復位作用，導向片的平面A為協調活門1的靶標平面；平面B用于鎖銷提起后擋住鎖銷孔，防止鎖銷在重力的作用下意外下落；導向片重要的作用是在起到鎖臂引導作用，使鎖臂的孔基本對準鎖殼上的鎖孔。

圖4 導向片簡圖

2 雙銷下位鎖的詳細設計

2.1結構設計

下位鎖結構設計難點在于怎么將鎖銷可靠的插入鎖臂上的鎖孔內。通過合理設計上部接頭和收放機構轉動副之間的配合，控制收放機構和上部接頭轉動副配合面之間的間隙，保證起落架放下后的位置可控。初步設定起落架放下位置輪軸處中心點相對于航向偏離在±3 mm內，相對于側向偏離在±3 mm內。再者在鎖殼內設置支臂導向機構，如圖5所示，在擋塊上設置導向面，擋塊后設置擋銷，形成導向三角，根據支臂可能的最大偏離設置導向片與限位銷的理論距離1.5 mm，這樣支臂的基本偏離可以得到有效控制（±1.5 mm內）。

圖5 下位鎖導向結構示意圖

根據上述分析得到的鎖臂上鎖孔與鎖殼上鎖孔偏離的距離值，確定鎖銷上的導向長度≥3 mm.根據鎖孔直徑、配合長度和限定的擺動角度，現初步設定鎖銷的導向錐部分長度為20 mm，導錐角度為10°，如圖6所示。合理設置鎖銷和鎖孔之間的插入間隙，間隙越小，插銷鎖受力越好，經初步計算，鎖銷和鎖孔之間的間隙控制在0.3 mm之內。

圖6 鎖銷結構簡圖

2.2系統工作流程設計

當起落架放下到下到位時，導向片上的靶標頂住協調活門1，開始執行放下，當鎖銷上的靶標頂住傳感器時，下位鎖上鎖完成。開鎖時，下位鎖作動筒先通壓收起落架，當鎖銷平面同時頂住協調活門2、協調活門3時，下位鎖開鎖完成。執行收起落架。下位鎖上鎖、開鎖流程圖如圖7所示。下位鎖實物圖如圖8所示。

圖7 下位鎖系統工作原理圖

圖8 下位鎖實物圖

該系統目前已在某水陸兩棲飛機上裝機驗證，系統工作正常，信號傳輸穩定、可靠。

3 結束語

本文敘述某新型雙銷下位鎖原理、總體及詳細結構及系統的設計，該雙位插銷下位鎖通過兩個鎖銷固定起落架可承受航向、側向載荷及地面上傳的扭矩，該設計滿足使用要求。同時具有結構新穎、系統設計原理簡單可靠等優點。

參考文獻：

[1]《飛機設計手冊》總編委會.飛機設計手冊第12冊-飛機控制系統與液壓系統設計[M].北京：航空工業出版社，2002.

[2]《飛機設計手冊》總編委會.飛機設計手冊第14冊-起飛著陸系統設計[M].北京：航空工業出版社，2002.

[3]諾曼斯柯里.飛機起落架設計原理和實踐[M].北京：航空工業出版社，1990.