飛機(jī)起落架緩沖器性能設(shè)計(jì)與落震試驗(yàn)分析三次研編

潘世紅

【摘 要】“飛機(jī)起落架緩沖器性能設(shè)計(jì)與落震試驗(yàn)分析”在廣泛收集、查閱、整理國(guó)內(nèi)外、所內(nèi)外有關(guān)起落架緩沖性能的設(shè)計(jì)和校核計(jì)算以及落震試驗(yàn)的規(guī)范與研究成果的基礎(chǔ)上，從科技檔案編研的角度題進(jìn)行系統(tǒng)分析、提煉、加工和編輯研究，并突破了起落架落震試驗(yàn)的范疇，從起落架緩沖系統(tǒng)性能設(shè)計(jì)及落震試驗(yàn)的大系統(tǒng)上進(jìn)行了分析，將理論分析與試驗(yàn)驗(yàn)證統(tǒng)一起來(lái)，對(duì)于試驗(yàn)人員用理論指導(dǎo)試驗(yàn)及設(shè)計(jì)人員對(duì)試驗(yàn)結(jié)果改進(jìn)設(shè)計(jì)具有重大意義。

【關(guān)鍵詞】飛機(jī)起落架;科研檔案;編研工作

中圖分類號(hào)： V226 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2019）06-0130-003

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.06.048

【Abstract】Based on the analysis of the current situation and existing problems of the compilation and research of traditional scientific research archives，this paper points out that the compilation and research of archives can no longer meet the needs of current development.We must recognize the new trend of the development of scientific research archives compilation and research work and create high-quality and high-quality research results.Under this new situation，we are required to run information technology means and take the road of cooperative compilation and research， so as to improve the efficiency of compilation and research of scientific research archives，enrich the connotation of compilation and research results，obtain more high-quality scientific research archives compilation and research results， create high-quality products，build brand，and make the scientific research archives compilation and research results have greater influence.To provide better services.

【Key words】Aircraft landing gear;Scientific research archives;Compilation and research work

科案資料編研工作，是以客觀需要為依據(jù)，以現(xiàn)存的各種檔案資料為主要研究對(duì)象，為最大限度地滿足社會(huì)對(duì)科案信息資源利用的需要而開(kāi)展的研究和加工工作[1]。

檔案資料編研加工是檔案管理工作的重要標(biāo)志，一次和二次編研加工可以提高一個(gè)單位檔案管理工作的水平[2]，而三次編研加工則是對(duì)檔案信息資源有效開(kāi)發(fā)利用的最高形式，是檔案編研工作中難度最大，加工層次最深的研究工作。三次編研破了檔案資料的內(nèi)容范圍，它是以檔案資料為基本素材，經(jīng)過(guò)對(duì)大量的、分散的檔案資料內(nèi)容進(jìn)行深入細(xì)致的研究，找出其內(nèi)在的相互關(guān)聯(lián)，并在一個(gè)明確的主題下，完整而系統(tǒng)的論述某一個(gè)學(xué)科或某一個(gè)專題科學(xué)技術(shù)的研究成果[3]。

本文選擇以飛機(jī)起落架緩沖系統(tǒng)設(shè)計(jì)與落震試驗(yàn)的各種檔案、文獻(xiàn)、資料為研究對(duì)象，一是因?yàn)榫幯腥藛T曾經(jīng)長(zhǎng)期從事過(guò)起落架落震試驗(yàn)，在試驗(yàn)和研究工作中，認(rèn)真學(xué)習(xí)了起落架的結(jié)構(gòu)、緩沖系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法、落震試驗(yàn)規(guī)范、試驗(yàn)技術(shù)及分析方法，深知起落架結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和保證飛機(jī)安全起飛的重要性;二是各主機(jī)廠所的工程技術(shù)人員，幾十年來(lái)在起落架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和緩沖器性能枝核方面積累了許多成功的經(jīng)驗(yàn)。

編研人員在認(rèn)真閱讀了我國(guó)多機(jī)種各種型號(hào)的起落架落震試驗(yàn)資料，以及相關(guān)的設(shè)計(jì)資料、研究報(bào)告等大量素材的基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)認(rèn)真分析、系統(tǒng)整理而加工出來(lái)的三次編研成果。該成果涵革了起落架結(jié)構(gòu)形式、緩沖器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)參數(shù)和充填參數(shù)選擇、緩沖器性能的校核計(jì)算方法、在震試驗(yàn)的目的和依據(jù)、落震試驗(yàn)設(shè)備、試驗(yàn)技術(shù)方法以及緩沖器性能分析等內(nèi)容，是起落架設(shè)計(jì)和試驗(yàn)人員學(xué)習(xí)和研究的好幫于，亦是我所檔案管理人員為提高檔案管理水平，最大陸度地搞好問(wèn)案信息資源的有效開(kāi)發(fā)利用，根據(jù)檔案資料編研指南的要求加工編著成功的一部三次編研成果。

1 起落架緩沖系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

圖1 起落架結(jié)構(gòu)示意圖

起落架是飛機(jī)的一個(gè)重要的大型部件，成功的起落架設(shè)計(jì)，不僅能夠保證飛機(jī)起飛和降落的安全性，而且還可以實(shí)現(xiàn)飛機(jī)著陸柔性撞擊和舒適滑行，圖1給出起落架結(jié)構(gòu)示意圖。

緩沖器系統(tǒng)為起落架核心部件，其作用包括吸收飛機(jī)著陸的撞擊載荷以及在地面機(jī)動(dòng)滑跑時(shí)產(chǎn)生的垂向載荷，從而使得起落架因緩沖系統(tǒng)而避免產(chǎn)生過(guò)大過(guò)載。

早期的飛機(jī)緩沖系統(tǒng)為固體彈簧緩沖器，其特點(diǎn)是制作簡(jiǎn)易、使用可靠、維護(hù)方便，缺點(diǎn)是吸收耗散能量效果不佳。為了克服固體彈簧緩沖器的缺點(diǎn)，油氣混合組成的流體彈簧緩沖應(yīng)運(yùn)運(yùn)而，該系統(tǒng)的特點(diǎn)是儲(chǔ)存在緩沖器腔內(nèi)具有一定初始?jí)毫Φ目諝鉃榱己玫膹椥詷?gòu)件，能夠使被壓縮的緩沖器迅速回彈，在緩沖器壓縮與回彈的過(guò)程中，緩沖器腔內(nèi)的油液流經(jīng)阻尼油孔時(shí)將大部分著陸功量轉(zhuǎn)換為熱能耗散掉了。

油氣混合緩沖器的設(shè)計(jì)必須滿足五點(diǎn)要求：（1）緩沖器應(yīng)當(dāng)在保留一定行程余量的條件下吸收著陸功量，通常情況下緩沖器都取其壓縮總量的10%左右;（2）只有在極端工況下，最大功量吸收時(shí)才允許輪胎壓縮到邊緣和緩沖器壓縮到結(jié)構(gòu)最大行程;（3）緩沖器應(yīng)當(dāng)具備柔軟屬性，在吸收功量時(shí)緩沖載荷應(yīng)逐漸上升，并在行程末端時(shí)候達(dá)到最大受力狀態(tài)且緩沖過(guò)載值應(yīng)當(dāng)在2.0～4.0范圍內(nèi);（4）緩沖器應(yīng)能吸收緩沖器重復(fù)沖擊引起的振動(dòng)，并防止在反行程中的劇烈反跳以及機(jī)輪跳離地面;（5）主起落架緩沖器的停機(jī)壓縮量應(yīng)該盡量大些。對(duì)大飛機(jī)其停機(jī)壓縮量可達(dá)到計(jì)算行程的2/3。在正、反行程中滯耗的功量應(yīng)盡量大，應(yīng)占緩沖器所吸收功量的75～80%，且一次正、反行程總時(shí)問(wèn)不應(yīng)超過(guò)0.8秒。輪胎吸收的功量約為沖擊總能量的10～20%。

2 影響緩沖器性能的因素及分析

2.1 傳力系數(shù)對(duì)緩沖器性能的影響

起落架緩沖系統(tǒng)的傳力系數(shù)，是指作用在起落架輪軸下的垂直載荷經(jīng)搖臂傳遞到緩沖器上，其量值發(fā)生變化的系數(shù)，這種變化產(chǎn)生于起落架的結(jié)構(gòu)及搖臂轉(zhuǎn)動(dòng)。

支柱式起落架緩沖器受壓時(shí)緩沖器軸線與鉛垂線之間的夾角不發(fā)生變化，其傳力系數(shù)為常值。搖臂式起落架緩沖器的下鉸點(diǎn)置于搖臂上，機(jī)輪受力時(shí)，垂直載荷推動(dòng)搖臂向上轉(zhuǎn)動(dòng)，緩沖器軸線與鉛垂線之問(wèn)的夾角亦隨之改變，因此，傳力系數(shù)處于動(dòng)態(tài)增加過(guò)程，其表達(dá)式為：

為防止搖臂式起落架的緩沖器載荷因傳力系數(shù)增加而造成末段載荷急居增加影響緩沖效果，在起落架結(jié)打樣設(shè)計(jì)時(shí)，通常采取以下預(yù)防措施：

在結(jié)構(gòu)尺寸上，保證搖臂與地向垂線之間的夾角滿足35？燮ψ0？燮ψmax，ψmax等于緩沖系統(tǒng)受力時(shí)輪軸中心的垂直位移與搖臂長(zhǎng)度的比值。

保證緩沖器行程最大時(shí)的傳力系數(shù)小于或等于緩沖器未壓縮時(shí)的傳力系數(shù)的2倍;

起落架結(jié)構(gòu)型式的布置決定了傳力系數(shù)的大小。但是，在選擇初始傳力系數(shù)時(shí)，須全面考慮飛機(jī)總體設(shè)計(jì)時(shí)留給起落架收藏的空間、上傳載荷及其結(jié)構(gòu)重量的限制，因此，應(yīng)進(jìn)行多種布置方案的計(jì)算比較，既不能過(guò)大，亦小能過(guò)小。

落震試驗(yàn)是緩沖器最真實(shí)的檢驗(yàn)，也是傳力系數(shù)選擇是否合適的直接檢驗(yàn)，當(dāng)出現(xiàn)過(guò)載問(wèn)題時(shí)，應(yīng)全面分析，針對(duì)性的進(jìn)行調(diào)節(jié)。

2.2 預(yù)壓系數(shù)對(duì)緩沖器性能的影響

預(yù)壓系數(shù)是緩沖器性能的一個(gè)重要參數(shù)，預(yù)壓系數(shù)的大小直接關(guān)系到緩沖器的“軟”和“硬”。在滑行狀態(tài)，關(guān)系到飛機(jī)地面載荷的大小和人員的舒適性。囚此，在起落架緩沖系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，預(yù)壓系數(shù)的恰當(dāng)選擇是一個(gè)不可忽視的問(wèn)題。

預(yù)壓系數(shù)是起落架緩沖系統(tǒng)之減震器開(kāi)始錯(cuò)動(dòng)時(shí)，作用在機(jī)輪輪軸上的力與停機(jī)時(shí)作用在輪軸上的力之比。即

因此，n0值越小，所得到的緩沖器就會(huì)越“軟”，反之，n0值增大，緩沖器就會(huì)由“軟”變“硬”，緩沖器的壓縮行程隨之減少。在設(shè)計(jì)時(shí)，n0值通常控制在0.8～1.0之間，具體選多少，要根據(jù)總體設(shè)計(jì)分配給起落架的空間和起落架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并參考同類飛機(jī)n0選取值，綜合分析后確定。

在落震試驗(yàn)時(shí)，通過(guò)測(cè)量并計(jì)算輪軸載荷及緩沖器行程的時(shí)間歷程曲線，求出實(shí)際的預(yù)壓系數(shù)，并納入緩沖器性能和緩和系統(tǒng)性能的分析之中，為搖臂式起落架設(shè)計(jì)積累經(jīng)驗(yàn)。

2.3 空氣初始?jí)毫统跏既莘e對(duì)緩沖器性能的影響

對(duì)于油氣混合式緩沖器，氣體做工，在正行程氣體受壓縮變形吸收一部分能量;在反行程時(shí)，氣體膨脹推動(dòng)活塞復(fù)位而釋放能量。氣體做工在起始狀態(tài)取決于初始?jí)毫突钊軌好娣e，在隨后的壓縮過(guò)程中，由于壓縮過(guò)程只有0.3～0.4秒，氣體處于一個(gè)多變的絕熱過(guò)程，壓縮載荷呈非線性快速上升狀態(tài)，其典型特性曲線如圖2所示。

3 落震試驗(yàn)方法

起落架落震試驗(yàn)通常采用“減縮質(zhì)量法”，試驗(yàn)示意圖見(jiàn)圖3。試驗(yàn)投放質(zhì)量在落震試驗(yàn)中要根據(jù)yc的實(shí)測(cè)值進(jìn)行迭代，直至滿足試驗(yàn)落體測(cè)試功量與理論功量的偏差不大于規(guī)定值為止。投放質(zhì)量的計(jì)算如下：

整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程如下：

（1）機(jī)輪觸臺(tái)的下沉速度由落體系統(tǒng)的投放高度保證，由控制系統(tǒng)將落體系統(tǒng)提升到預(yù)定的投放高度：

（2）落體系統(tǒng)由起落架、夾具、吊帳和配重等組成，投放質(zhì)量利用標(biāo)準(zhǔn)配秉塊進(jìn)行調(diào)節(jié);

（3）采用落震試驗(yàn)專用的三向測(cè)力平合，模擬跑道摩擦特性;

（4）航向速度采用摩擦輪逆航向帶轉(zhuǎn)的方式進(jìn)行模擬，輪緣切線速度要達(dá)到試驗(yàn)要求預(yù)定的速度;

（5）由控制系統(tǒng)控制落體系統(tǒng)自由下落，撞擊測(cè)力平臺(tái)，同時(shí)觸發(fā)采集系統(tǒng)，獲取各通道測(cè)試數(shù)據(jù)。

4 結(jié)束語(yǔ)

介紹了起落架緩沖系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則，對(duì)影響緩沖器性能的因素進(jìn)行了比較系統(tǒng)的分析，以落震試驗(yàn)方法做結(jié)。

【參考文獻(xiàn)】

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