飛機起落架收放液壓系統(tǒng)設(shè)計、分析與實驗驗證

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1、飛機起落架收放液壓系統(tǒng)設(shè)計、分析與實驗驗證李闖張明南京航空航天大學(xué)摘要：為了通過地而實驗驗證飛機起落架收放系統(tǒng)性能，研制了可精確模擬氣動載荷的起落架收放實驗系統(tǒng)。根據(jù)收放液壓系統(tǒng)各模塊特點，基于LMSImagineLab.AMESim軟件建立了液壓收放系統(tǒng)的仿真模型,模擬起落架液圧收放系統(tǒng)的收放過程，對系統(tǒng)進(jìn)行動態(tài)仿真分析，預(yù)估實驗系統(tǒng)性能。通過實驗數(shù)據(jù)與仿真數(shù)據(jù)的對比分析，檢驗實驗系統(tǒng)的正確性。結(jié)果表明：系統(tǒng)能夠滿足起落架收放實驗基木功能要求，仿真結(jié)果與實驗結(jié)果較為接近。關(guān)鍵詞：起落架；液壓收放系統(tǒng)；實驗；仿克起落架收放系統(tǒng)是飛機的重要組成部分⑴，起落

2、架設(shè)計是飛機設(shè)計中最基礎(chǔ)的領(lǐng)域Z—⑵，飛機50%以上的安全事故發(fā)生在起飛和降落階段⑶，因此起落架系統(tǒng)的工作性能直接彩響到飛機的安全性和機動性。在地面對飛機收放功能的驗證是飛機設(shè)計的一個重耍環(huán)節(jié)。為了通過起落架收放實驗驗證起落架收放系統(tǒng)原理的正確性、系統(tǒng)運行是否平穩(wěn)和靈活、液丿玉作動筒收放功能是否可靠等問題，必須要有完整的起落架液壓收放系統(tǒng)。國內(nèi)設(shè)計者對液壓系統(tǒng)與起落架收放測試進(jìn)行了研剜4訃但采用的液壓系統(tǒng)均為傳統(tǒng)的起落架液壓收放系統(tǒng)，工作回路也是由一些基本順序冋路和安全冋路或者順序閥和安全閥組成⑹。而國外對液壓系統(tǒng)已經(jīng)趨向于集成化、復(fù)合化和機電一體化的研

3、究，從而提高其質(zhì)量，性能更加可靠而且設(shè)計周期較短。本文針對飛機起落架地面實驗，采用了模塊化設(shè)計思想⑺，設(shè)計并驗證了起落架液壓收放系統(tǒng)。通過液壓系統(tǒng)各功能模塊設(shè)計實現(xiàn)收放過程中的各項功能，并在此基礎(chǔ)上建立了液壓系統(tǒng)仿真模型，從而校核設(shè)計方案可行性，預(yù)估實驗結(jié)果兇。通過對起落架收放實驗仿真數(shù)據(jù)與實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析，檢驗實驗系統(tǒng)的正確性。1實驗原理及系統(tǒng)構(gòu)成1.1起落架收放實驗要求起落架收放實驗要求能夠模擬實際飛機起落架收放過程，包括提供完整的液壓系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，以完成起落架的正常收放及控制，同時還要準(zhǔn)確模擬起落架在收放過程中的受載，包括氣動載荷、質(zhì)量力、慣

4、性力及上鎖阻力等。通過觀察實驗數(shù)據(jù)，分析收放過程中起落架收放速度、作動筒內(nèi)部壓力等參數(shù)的變化情況，檢驗收放系統(tǒng)功能，并通過耐久性實驗，對起落架收放系統(tǒng)進(jìn)行可靠性驗證。仁2實驗原理及系統(tǒng)起落架收放實驗系統(tǒng)共分為加載模擬系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、測量系統(tǒng)和控制系統(tǒng)4個部分，如圖1所示?？刂葡到y(tǒng)分為多通道協(xié)調(diào)加載系統(tǒng)和收放控制系統(tǒng)，分別對氣動載荷加載模擬系統(tǒng)與液壓系統(tǒng)進(jìn)行控制。測量系統(tǒng)由角度傳感器、位移傳感器、載荷傳感器以及壓力傳感器組成，分別對起落架收放角度、收放作動筒行程、氣動模擬載荷及作動筒壓力進(jìn)行測量，并將結(jié)果反饋至多通道協(xié)調(diào)加載系統(tǒng)與收放控制系統(tǒng)。各控制系統(tǒng)再

5、分別控制氣動加載模擬系統(tǒng)與液壓系統(tǒng)按指令運行，確保起落架實驗與真實使用狀態(tài)一致。圖1收放控制系統(tǒng)Fig1extension/retractioncontrolsystem在起落架收放過程中，受到水平氣動力的作用，氣動載荷隨收放角度的變化而變化，并且收起與放下載荷不一致，因此在本文實驗系統(tǒng)中設(shè)計了一種新的氣動加載跟隨系統(tǒng)。起落架通過鋼索與伺服電機連接，根據(jù)收放角度值控制伺服電機輸出力來模擬氣動載荷的變化，伺服電機位于平臺上，通過安裝在底部的另一臺伺服電機驅(qū)動滾珠絲杠帶動平臺隨著起落架的收放上下運動，保持拉力方向始終水平，如圖2所示。在收起與放下過程中的氣動

6、載荷曲線如圖3所示，實驗過程屮假設(shè)起落架放下狀態(tài)為0°o圖2氣動加載系統(tǒng)Fig2aerodynamicloadingsystem圖3放下氣動載荷Fig3theretractionaerodynamicload為了滿足實驗中的液壓系統(tǒng)的功能要求，本文設(shè)計了相應(yīng)的液壓系統(tǒng)。液壓系統(tǒng)動力源以及各個閥門的布置如圖4所示。圖4實驗液壓系統(tǒng)閥門布買Fig4thevalvearrangementoftheexperimentalhydraulicsystem2液壓系統(tǒng)設(shè)計根據(jù)起落架收放系統(tǒng)特性，收放液壓系統(tǒng)與控制系統(tǒng)配合應(yīng)保證起落架收放的時序：起落架收上一上鎖一解鎖一

7、起落架放下，并控制起落架的收放速度切。因此，液壓收放系統(tǒng)主要由收放作動筒、解鎖作動筒和相應(yīng)的控制閥組成，如圖5所示。Fig5landinggearshydrauliccxtcnsion/rctractionsystem起落架液壓收放系統(tǒng)主要rti4個功能模塊組成，即末端阻尼模塊、節(jié)流模塊、壓力維持模塊以及安全模塊。2.1末端阻尼模塊在起落架收放過程屮除了滿足基本的收放功能外，為防止rh于起落架上鎖速度過快產(chǎn)生沖擊，收放作動筒末端具有產(chǎn)生阻尼的功能。起落架的阻尼模塊設(shè)計在液壓作動筒內(nèi)部，結(jié)構(gòu)如圖6所示。該模塊主要由出油孔與阻尼孔組成，起落架正常收起時液壓油

8、通過阻尼孔與岀油孔同時流出，當(dāng)活塞運動至末端時，活塞蓋住出油口，液壓油只能通過阻