某型飛機起落架控制系統的優化

蔣遠遠，江德松，孫 偉

(安徽機電職業技術學院 機械工程學院，安徽 蕪湖 241000)

1 引言

起落架是飛機在地面停放、滑行、起飛著陸滑跑時用于支撐飛機的重力，承受相應載荷的裝置[1,2]。起落架主要有以下4個作用：①承受飛機在地面停放、滑行、起飛著陸滑跑時的重力；②承受、消耗和吸收飛機在著陸與地面運動時的撞擊和顛簸能量；③能夠在飛機滑跑與滑行時起到制動的作用；④可以在飛機滑跑與滑行的過程中操縱飛機[3,4]。

為適應飛機起飛、著陸滑跑以及地面滑行的需要，起落架設有收放系統，該飛機起落架的收放系統主要包括液壓控制系統和電氣控制系統，通過該收放系統能夠控制起落架的正常放下和收上，以及應急狀況下起落架的釋放，大大提高了飛機飛行的可靠性和安全系數。

2 起落架的總體結構

該飛機采用的是前三點式起落架，前輪在機頭下面遠離飛機重心處，可避免飛機剎車時出現“拿大頂”的危險；兩個主輪左右對稱的布置在中心稍后處，左右主輪有一定距離可保證飛機在地面滑行時不致傾倒[5,6]。前起落架和主起落架分別由一個單個的主輪和一個油氣混合的支柱組成，前起落架安裝在前起落架艙內連接在前起落架安裝支架的環繞結構上，前起落架支柱與機身前部隔框相連，左側主起落架支柱與機身左側的中翼相連，右側主起落架支柱與機身的右側中翼相連接，每個起落架都有碳纖維復合材料的艙門，艙門的作用是飛行中將收起的起落架封嚴在起落架艙內。

收放系統以液壓作為正常收放動力源，以冷氣、電力作為備用動力源，前起落架向前收入前機身，主起落架為沿翼展方向收放。

2.1 控制系統的整體優化設計

控制系統包括液壓系統和電氣控制系統，這兩個控制系統有效的配合，能夠實現起落架的自動收起和放下，控制系統流程圖如圖1所示。

圖1 控制系統流程

起落架的收起和放下是兩個相反的過程，在液壓系統的作用下，作動筒動作，收放撐桿在作動筒的作用下展開或者解鎖，從而使起落架放下或收起；當收放系統故障時，應急釋放起落架系統開始工作，應急控制桿將應急釋放閥打開，液壓泵停止工作，每個起落架支柱在重力的作用下將每個作動筒的活塞向內移動，使液壓油回流，從而釋放起落架。

2.2 液壓系統的優化設計

起落架的液壓原理圖如圖2所示，在該液壓系統中設計有蓄能器，該蓄能器能夠及時的向液壓系統補充液壓油，有效的防止液壓油漏油導致壓力不穩定的情況，從而使起落架能夠收放到位。

(1)起落架的收起。當飛行員在飛行中將起落架收放手柄設置到UP位時，液壓泵電路接通，液壓泵開始工作，收上電磁閥激勵通過左側主起的著陸微動電門使液壓油從泵通過電磁換向閥、安全閥流入液壓作動筒的收起側，從而使作動筒的活塞上產生壓力差，壓力差作用在活塞上使得作動筒推動起落架支柱向前運動到達收上位置，在液壓作動筒朝向收起位運動初，收放撐桿的閉鎖機構釋放，收放撐桿隨著起落架折疊收進起落架艙，從而完成起落架的收上。

圖2 起落架液壓原理

(2)起落架放下。當飛行員在正常操作中將收放手柄設置到DOWN位時，若系統的壓力達到一定值時，液壓泵開始工作，放下電磁閥動作，液壓油從液壓泵流經電磁換向閥和安全閥最終流入作動筒的放下一側，液壓油的壓力作用在作動筒活塞的放出一側，作動筒將放出起落架，在起落架支柱達到完全釋放位置時，收放撐桿上的鎖操作彈簧張力將收放撐桿鎖定在展開位置，從而完成起落架的放下。

在起落架被完全收放之后，液壓泵將會被隔絕，如果內部沒有出現泄漏，液壓蓄能器將在液壓泵不工作的情況下維持系統的壓力值。

(3)應急釋放起落架。當正常釋放起落架的系統出故障時，飛行員可以使用應急系統來釋放起落架，應急系統是不能用來收起起落架的。當飛行員操作應急釋放手柄時，應急控制桿將應急釋放閥打開，應急釋放閥的控制桿會操作液壓泵的微型電門電源斷開，液壓泵將停止工作，每個起落架支柱在重力的作用下將每個作動筒的活塞向內運動，應急釋放的閥門讓每個作動筒活塞收上側的液壓油流經旁通活門，旁通活門讓液壓油從作動筒流向調節閥并回到液壓油箱，從而與每個起落架支柱相連的收放撐桿展開，張力彈簧位于每個起落架艙確保每個收放撐桿完全展開。當收放撐桿完全展開張力彈簧操作閉鎖機構將收放撐桿完全鎖定，每個鎖定的收放撐桿將與其相連的起落架支柱完全撐在展開位置，從而完成應急狀態下起落架的釋放。

2.3 電氣系統的設計

起落架的電氣系統主要具有以下功能：起落架的控制、起落架的位置、起落架警告和提供收放系統位置數據。該系統主要由以下部件組成：感應折疊撐桿上的電門、駕駛艙選擇器手柄和顯示器、感應機輪配重的電門、感應起落架收起的電門、感應發動機動力桿位置的電門及控制繼電器和斷路器，起落架電氣系統圖如圖3所示。

圖3 起落架電氣系統

起落架選擇器是在儀表面板的中部，選擇器有一個手柄并可被設置為向上或向下，旁邊的檔位選擇器有三個綠色的指示燈和一個紅色的指示器，起落架選擇器主要作用于起落架的收放操作。

機輪接地開關在左主起落架支柱上，在飛機自身重力的作用下搖臂向上移動，使機輪接地開關打開，從而切斷液壓控制系統的電磁閥。

每個起落架支柱上都有一個收放撐桿，每個收放撐桿上都有一個收放撐桿電門，當起落架支柱完全放下，收放撐桿被鎖定在不能收上的位置并牢牢的鎖住支柱，此時相關的撐桿電門關閉，并且一個電接地相關的綠色指示燈點亮。

每個起落架支柱都有一個起落架收回電門位于頂部起落架艙，當起落架完全收起，開關將會打開并隔離電接地，為紅色不安全指示器，如果這三個開關打開都為紅色，指示器將不被點亮。

3 結語

起落架系統是飛機系統的重要組成之一，由于起落架系統的工作強度大，工作環境惡劣，起落架系統的故障率一直居高不下，起落架收放系統的故障原因較多，若起落架無法收放，飛機將會返航或迫降，所以起落架收放的控制系統尤為重要[7]，該起落架控制系統采用機、電、液一體化的結合，操作簡便、動作迅速可靠、自動化程度高、穩定性強，對原有的控制系統進行優化，減小了起落架的故障率，大大提高了飛機的安全系數和穩定性。