一種多輪多支柱起落架的落震試驗方案

孫福強(qiáng)，黃瑞泉，鄧麗華

(中航工業(yè)洪都，江西 南昌 330024)

0 引言

多輪多支柱的起落架，是多個獨(dú)立單支柱起落架的組合。目前國內(nèi)多輪多支柱起落架的設(shè)計應(yīng)用方面尚無任何經(jīng)驗和規(guī)范，因此對多支柱起落架的設(shè)計方法進(jìn)行試驗驗證顯得尤為重要。為了準(zhǔn)確分析多支柱起落架的著陸緩沖性能，并論證能否使用單個支柱緩沖性能驗證多支柱的緩沖性能，特別用縮小比例的多支柱起落架開展驗證落震試驗，以驗證理論方案。

多輪多支柱起落架試驗方案意味著多個起落架同時落震試驗，在有限的空間內(nèi)需要多個測力平臺對起落架的每個支柱測力，需要實現(xiàn)多個機(jī)輪帶轉(zhuǎn)的條件模擬。試驗的難度也是前所未有，不僅僅是因為測量設(shè)備的成倍增加，最重要的是它否定了傳統(tǒng)落震試驗使用機(jī)輪帶轉(zhuǎn)專用設(shè)備實現(xiàn)飛機(jī)著陸速度模擬和使用技術(shù)成熟的單個測力平臺測量載荷的使用方法，需要設(shè)計一套全新方案和設(shè)備來實現(xiàn)。如何實現(xiàn)多個機(jī)輪的同步同速帶轉(zhuǎn)，如何在有限的空間里獲得多支柱起落架中每個單支柱機(jī)輪上的載荷，而且要保證各個單支柱載荷之間無干擾成為了該攻關(guān)試驗的關(guān)鍵點。這在國內(nèi)落震試驗尚不多見，無任何文獻(xiàn)和經(jīng)驗可以參考借鑒。

本文著重闡述了多輪多支柱起落架變間距試驗的設(shè)計思路、多輪多支柱起落架測試系統(tǒng)中夾具和測力平臺系統(tǒng)的設(shè)計、多機(jī)輪同步同速帶轉(zhuǎn)系統(tǒng)的設(shè)計。

1 多姿態(tài)多間距夾具設(shè)計

1.1 整體布局安排

多輪多支柱起落架是由簡易的三個單支柱起落架順航向按一定間隔距離排成一排組合成為一個起落架如圖1所示。試驗要求多支柱間航向距離最小為800 mm，最大間距為1 000 mm。試驗分兩點水平、機(jī)尾下沉5度、機(jī)尾下沉8度。

圖1 簡易起落架組合模擬的多輪多支柱起落架

1.2 設(shè)計變間距試驗

研究試驗中有改變支柱間距的探討試驗，變間距意味著航向尺寸變化，不同間距帶來夾具的剛度變化，對緩沖性能影響無法預(yù)測，影響試驗結(jié)果分析與研究。單純考慮剛度設(shè)計顯得考慮不夠周全。

考慮到兩點水平姿態(tài)時，支柱間的間距對整體緩沖性能無影響，而在機(jī)尾下沉姿態(tài)下，支柱間的間距直接影響著三個起落架觸臺時間，即時間差是影響整個起落架系統(tǒng)性能的關(guān)鍵因素，變間距的研究可以演變到變時間差的研究，換句話說調(diào)整時間差和調(diào)整間距效果是一致的。由此用同姿態(tài)下調(diào)整支柱高度差等效支柱間距關(guān)系，這樣既滿足了試驗要求又不會改變夾具的剛度。具體實施的夾具方案如圖2所示。

夾具由水平夾具1、角度姿態(tài)接頭2和高度調(diào)節(jié)墊塊3三部分組成，水平夾具1應(yīng)用于試驗全過程，角度姿態(tài)接頭2用于保證起落架的安裝姿態(tài)，高度墊塊3用于調(diào)節(jié)支柱間的高度差來進(jìn)行同姿態(tài)角時變間距情況試驗。

圖2 5度姿態(tài)下由間距800mm變?yōu)?00mm試驗方案

2 多支柱測力平臺系統(tǒng)設(shè)計

圖3 傳統(tǒng)測力平臺

常規(guī)測力平臺系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖見圖3，由測力平臺、航向力傳感器固定裝置和垂直力傳感器支座等組成。其空間需求大，顯然不能通過簡單復(fù)制幾個平臺來應(yīng)用于多輪多支柱起落架試驗，而需要設(shè)計全新的測力平臺系統(tǒng)。

全新的測力平臺系統(tǒng)有兩個特點：一，由傳統(tǒng)的側(cè)邊三點式傳感器布置改進(jìn)為航向三點式傳感器布置，這種改進(jìn)使平臺的使用有效區(qū)域更大。二，根據(jù)平

臺有效使用區(qū)域，采用梯形平臺、航向雙力傳感器設(shè)計，既有效的利用了平臺，又有足夠的空間來安裝航向力傳感器，如圖4所示。測力平臺航向方向通過平臺下面“V”槽結(jié)構(gòu)設(shè)計和傳感器頂端滾球獲得航向自由度。任務(wù)設(shè)計方?jīng)]有要求對展向載荷測量，因此，此次平臺的改進(jìn)就沒有考慮展向測量設(shè)計。

圖4 新研一體化測力平臺

最后將測力平臺按間距要求安裝到穩(wěn)固地基上，就完成了多支柱多機(jī)輪載荷的測力平臺系統(tǒng)，如圖5所示。

3 多機(jī)輪同步同速帶轉(zhuǎn)方案設(shè)計

此次多輪多支柱起落架由三個支柱組合成，每個支柱配有雙機(jī)輪，對稱分布，需要對6個機(jī)輪同步同速帶轉(zhuǎn)，實現(xiàn)著陸速度的模擬。滿足此試驗條件需要解決六個機(jī)輪的同步同速帶轉(zhuǎn)問題，同時還需要解決機(jī)輪觸臺后停止帶轉(zhuǎn)問題。

選擇了電機(jī)與機(jī)輪一一對應(yīng)帶轉(zhuǎn)的方案，在機(jī)輪輪轂附加從動輪，電機(jī)和機(jī)輪間通過可調(diào)節(jié)活絡(luò)皮帶來實現(xiàn)帶轉(zhuǎn)。具體實施步驟是：根據(jù)起落架機(jī)輪結(jié)構(gòu)，設(shè)計了鋁質(zhì)從動輪，安裝在機(jī)輪輪轂上，實施方案如圖6；電機(jī)固定在夾具上，且在緩沖器壓縮時機(jī)輪相對夾具移動的方向上，一是為了保證相對位置，滿足不同下沉速度下的帶轉(zhuǎn)需要，二是在支柱觸臺壓縮后活絡(luò)帶松弛而自動脫離或脫落；電機(jī)的同步與同速由同一變頻器控制來實現(xiàn)，原理見圖7。試驗結(jié)果表明設(shè)計達(dá)到了預(yù)期的效果，在實際的使用中，帶轉(zhuǎn)動作一直持續(xù)到機(jī)輪觸臺，實測結(jié)果顯示機(jī)輪觸臺水平速度與設(shè)計轉(zhuǎn)速一致，觸臺后緩沖器壓縮，皮帶松弛瞬間脫落在測力平臺上，理想地完成帶轉(zhuǎn)任務(wù)。最終帶轉(zhuǎn)安裝如圖8所示。

圖5 多支柱起落架測力平臺系統(tǒng)

圖6 從動輪的安裝圖

圖7 多機(jī)輪帶轉(zhuǎn)原理

圖8 最終帶轉(zhuǎn)安裝

4 測試結(jié)果的分析

測試結(jié)果表明，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，測試系統(tǒng)的設(shè)計達(dá)到了預(yù)期的效果。單個支柱性能復(fù)核試驗中，對新設(shè)計平臺和傳統(tǒng)測力平臺測得的試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行了對比分析，一致性很好。圖9為單個支柱性能復(fù)核試驗的部分參數(shù)時間曲線圖。圖10是測力平臺系統(tǒng)在多輪多支柱落震試驗中測得的部分參數(shù)時間曲線。

圖9 單個支柱性能試驗部分參數(shù)曲線

5 結(jié)論

在國內(nèi)，多輪多支柱起落架的落震試驗尚不多見，有關(guān)該類試驗方面的設(shè)計與經(jīng)驗無文獻(xiàn)和經(jīng)驗可供參考與借鑒。本文闡述了在該試驗設(shè)計中變間距試驗設(shè)計、多支柱測力平臺設(shè)計和多機(jī)輪帶轉(zhuǎn)三個重點設(shè)計，使此試驗得到順利開展，為多輪多支柱起落架設(shè)計與研究提供參考，也為國內(nèi)將來的其他形式多輪多支柱起落架落震試驗提供思路和方法參考。

圖10 多支柱落震試驗中部分參數(shù)時間曲線