某型飞机起落架控制系统的优化

蒋远远，江德松，孙 伟

(安徽机电职业技术学院 机械工程学院，安徽 芜湖 241000)

1 引言

起落架是飞机在地面停放、滑行、起飞着陆滑跑时用于支撑飞机的重力，承受相应载荷的装置[1,2]。起落架主要有以下4个作用：①承受飞机在地面停放、滑行、起飞着陆滑跑时的重力；②承受、消耗和吸收飞机在着陆与地面运动时的撞击和颠簸能量；③能够在飞机滑跑与滑行时起到制动的作用；④可以在飞机滑跑与滑行的过程中操纵飞机[3,4]。

为适应飞机起飞、着陆滑跑以及地面滑行的需要，起落架设有收放系统，该飞机起落架的收放系统主要包括液压控制系统和电气控制系统，通过该收放系统能够控制起落架的正常放下和收上，以及应急状况下起落架的释放，大大提高了飞机飞行的可靠性和安全系数。

2 起落架的总体结构

该飞机采用的是前三点式起落架，前轮在机头下面远离飞机重心处，可避免飞机刹车时出现“拿大顶”的危险；两个主轮左右对称的布置在中心稍后处，左右主轮有一定距离可保证飞机在地面滑行时不致倾倒[5,6]。前起落架和主起落架分别由一个单个的主轮和一个油气混合的支柱组成，前起落架安装在前起落架舱内连接在前起落架安装支架的环绕结构上，前起落架支柱与机身前部隔框相连，左侧主起落架支柱与机身左侧的中翼相连，右侧主起落架支柱与机身的右侧中翼相连接，每个起落架都有碳纤维复合材料的舱门，舱门的作用是飞行中将收起的起落架封严在起落架舱内。

收放系统以液压作为正常收放动力源，以冷气、电力作为备用动力源，前起落架向前收入前机身，主起落架为沿翼展方向收放。

2.1 控制系统的整体优化设计

控制系统包括液压系统和电气控制系统，这两个控制系统有效的配合，能够实现起落架的自动收起和放下，控制系统流程图如图1所示。

图1 控制系统流程

起落架的收起和放下是两个相反的过程，在液压系统的作用下，作动筒动作，收放撑杆在作动筒的作用下展开或者解锁，从而使起落架放下或收起；当收放系统故障时，应急释放起落架系统开始工作，应急控制杆将应急释放阀打开，液压泵停止工作，每个起落架支柱在重力的作用下将每个作动筒的活塞向内移动，使液压油回流，从而释放起落架。

2.2 液压系统的优化设计

起落架的液压原理图如图2所示，在该液压系统中设计有蓄能器，该蓄能器能够及时的向液压系统补充液压油，有效的防止液压油漏油导致压力不稳定的情况，从而使起落架能够收放到位。

(1)起落架的收起。当飞行员在飞行中将起落架收放手柄设置到UP位时，液压泵电路接通，液压泵开始工作，收上电磁阀激励通过左侧主起的着陆微动电门使液压油从泵通过电磁换向阀、安全阀流入液压作动筒的收起侧，从而使作动筒的活塞上产生压力差，压力差作用在活塞上使得作动筒推动起落架支柱向前运动到达收上位置，在液压作动筒朝向收起位运动初，收放撑杆的闭锁机构释放，收放撑杆随着起落架折叠收进起落架舱，从而完成起落架的收上。

图2 起落架液压原理

(2)起落架放下。当飞行员在正常操作中将收放手柄设置到DOWN位时，若系统的压力达到一定值时，液压泵开始工作，放下电磁阀动作，液压油从液压泵流经电磁换向阀和安全阀最终流入作动筒的放下一侧，液压油的压力作用在作动筒活塞的放出一侧，作动筒将放出起落架，在起落架支柱达到完全释放位置时，收放撑杆上的锁操作弹簧张力将收放撑杆锁定在展开位置，从而完成起落架的放下。

在起落架被完全收放之后，液压泵将会被隔绝，如果内部没有出现泄漏，液压蓄能器将在液压泵不工作的情况下维持系统的压力值。

(3)应急释放起落架。当正常释放起落架的系统出故障时，飞行员可以使用应急系统来释放起落架，应急系统是不能用来收起起落架的。当飞行员操作应急释放手柄时，应急控制杆将应急释放阀打开，应急释放阀的控制杆会操作液压泵的微型电门电源断开，液压泵将停止工作，每个起落架支柱在重力的作用下将每个作动筒的活塞向内运动，应急释放的阀门让每个作动筒活塞收上侧的液压油流经旁通活门，旁通活门让液压油从作动筒流向调节阀并回到液压油箱，从而与每个起落架支柱相连的收放撑杆展开，张力弹簧位于每个起落架舱确保每个收放撑杆完全展开。当收放撑杆完全展开张力弹簧操作闭锁机构将收放撑杆完全锁定，每个锁定的收放撑杆将与其相连的起落架支柱完全撑在展开位置，从而完成应急状态下起落架的释放。

2.3 电气系统的设计

起落架的电气系统主要具有以下功能：起落架的控制、起落架的位置、起落架警告和提供收放系统位置数据。该系统主要由以下部件组成：感应折叠撑杆上的电门、驾驶舱选择器手柄和显示器、感应机轮配重的电门、感应起落架收起的电门、感应发动机动力杆位置的电门及控制继电器和断路器，起落架电气系统图如图3所示。

图3 起落架电气系统

起落架选择器是在仪表面板的中部，选择器有一个手柄并可被设置为向上或向下，旁边的档位选择器有三个绿色的指示灯和一个红色的指示器，起落架选择器主要作用于起落架的收放操作。

机轮接地开关在左主起落架支柱上，在飞机自身重力的作用下摇臂向上移动，使机轮接地开关打开，从而切断液压控制系统的电磁阀。

每个起落架支柱上都有一个收放撑杆，每个收放撑杆上都有一个收放撑杆电门，当起落架支柱完全放下，收放撑杆被锁定在不能收上的位置并牢牢的锁住支柱，此时相关的撑杆电门关闭，并且一个电接地相关的绿色指示灯点亮。

每个起落架支柱都有一个起落架收回电门位于顶部起落架舱，当起落架完全收起，开关将会打开并隔离电接地，为红色不安全指示器，如果这三个开关打开都为红色，指示器将不被点亮。

3 结语

起落架系统是飞机系统的重要组成之一，由于起落架系统的工作强度大，工作环境恶劣，起落架系统的故障率一直居高不下，起落架收放系统的故障原因较多，若起落架无法收放，飞机将会返航或迫降，所以起落架收放的控制系统尤为重要[7]，该起落架控制系统采用机、电、液一体化的结合，操作简便、动作迅速可靠、自动化程度高、稳定性强，对原有的控制系统进行优化，减小了起落架的故障率，大大提高了飞机的安全系数和稳定性。