高压气动应急放起落架系统的设计与研究.pdf

Hy d r a u l i c s P n e u ma t i c s S e a l s ／ No ． 0 6 ． 2 0 1 5 d o i l O ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 8 0 8 1 3 ． 2 0 1 5 ． 0 6 ． 0 2 2 高压气动应急放起落架系统的设计与研究 肖 遥 ， 唐弋飞 ， 操 鸿 中航通飞研究 院有 限公 司 ， 广东 珠海5 1 9 0 4 0 摘 要 某大型水陆两栖飞机因 勾主起落架采用下位插销锁， 放下时需要全过程有源作动， 同时飞机下部为水密船身 ， 安装空间紧张， 传统的机械钢索应急放系统难以实现 ， 所以设计 了一套高压气动应急放系统 ， 用于在正常放与备用放系统都失效的情况下放下起 落架。 关键词 水陆两栖飞机； 应急放； 气压传动 中图分 类号 T H 1 3 8 文献标志码 A 文章编号 1 0 0 8 - 0 8 1 3 2 0 1 5 0 6 - 0 0 6 1 一 O 3 R D O f Hi g h Pr e s s ur e Pn e u ma t i c ELGE S y s t e m X I AO Y a o , T A NG Y i -f e C AOHo n g C h i n a A v i a t i o n I n d u s t r y Ge n e r a l A i r c r a f t I n s t i t u t e Co ． ， L t d ． ， Z h u h a i 5 1 9 0 4 0 ， C h i n a Ab s t r a c t A l a r g e a mp h i b i o u s p l a n e u t i l i z e s b o l t - r e t a i n e d u n i t t o a s s u r e t h e ma i n l a n d i n g g e a r i n t h e d o wn p o s i t i o n ， wh i c h a c q u i r e s a c t i v e p u s h o f t h e wh o l e e x t r a c t i o n p r o c e s s ， a n d t h e l o we r p a r t o f t h e p l a n e i s W a t e rti g h t h u l l ， thi s l e a d t o a n a r r o w s p a c e o f T h e i n s t a l l a t i o n ， T h e t r a d i t i o n a l me c h a n i c a l c a b l e e me r g e n c y e x t r a c t i o n s y s t e m i s d i ffi c u l t t o a c h i e v e ， S O a h i g h p r e s s u r e p n e u m a t i c s y s t e m i s b u i l t t o e x t r a c t t h e l a n d i n g g e ar wh e n t h e h y dra u l i c e x t r a c t i o n r e t r a c t i o n s y s t e m b r e a k d o wn ． Ke y wo r d s a mp h i b i o u s p l a n e ； ELGE s y s t e m ； p n e u ma t i c O 引言 飞机起落架收放 系统用于在规定 的时间内完成收 起或放下起 落架 的任务 ， 起落架 收放 的可靠性对 于飞 机来说非常 重要 ， 很多飞行事故都是在 飞机 的起 飞和 收稿 日期 2 0 1 5 - 0 3 2 7 作者 简 介 肖遥 1 9 8 8 一 ， 男 ， 四川盐边人 ， 助 理T程 师 ， 学 士 ， 现 从事 飞 机操纵 、 液压系统设计研 发工作 。 - 一 - - - - ● 一- - - - - - - - ， 一 W2 订x xl V V 3 盯 譬 一 s ⋯ 一 ⋯ O p z 设 置 各可 变 容积 气 室 的初 始 体积 d e a d v o l u me 时 ， 只需将阀芯在初始位置时的腔体长度带人以上公 式计算。在此基础上可通过模型仿真对产品设计过程 相关参数提供优化指导。 4 结论 在使用 A M E S i m软件建立气动模型时 ， 引入可变 容积 气室来 反映 阀 内腔体 等气体 容积变 化 的实 际情 况 ， 能有效减小阀芯的振荡， 方便气动阀等气动元件和 着陆阶段发生的 ， 为 了确保起落架收放安全可靠 ， 一般 飞机都要采用 多套 收放机构 ， 特别是应急放起落架系 统 ， 在正常放起落架系统产生故障时 ， 依靠其应急放下 起落架 。 1 研究现状 目前大多数运输 机或民航 客机 采用的是 以机 械～ 钢索为核心的应急放系统 ， 根据各机型的具体情况存 系统气体管路的物理参数的优化 ， 使建立的仿真模型 更加科学。综上所述 ， 在建立气动模型时， 引入可变容 积气室的建模方法是可行的。 参考文献 【 1 】 付永领， 齐海涛． L M S I m a g i n e ． L a b A M E S i m系统建模和仿真 实例教程【 M】 ． 北京 北京航空航天大学出版社， 2 0 1 1 ． [ 2 】 付永领， 齐海涛． L M S I m a g i n e ． L a b A M E S i m系统建模和仿真 参考手册【 M 】 ． 北京 北京航空航天大学出版社， 2 0 1 1 ． 【 3 ] 陆强， 杨美传． 基于A M E S i m的地铁车辆空气制动系统的建 模及仿真[ J 】 ． 液压气动与密封， 2 0 1 1 ， 1 0 4 5 4 8 ． 【 4 】 赵飞． 基于A ME S i m的气动系统建模与仿真技术研究【 D 】 ． 秦 皇岛 燕山大学， 2 0 1 0 ． [ 5 】 蔡茂林． 现代气动技术理论与实践第六讲 压力调节阀 [ J 】 ． 液压气动与密封， 2 0 0 8 ， 1 5 3 5 8 ． [ 6 】 蔡茂林． 现代气动技术理论与实践第二讲 固定容腔的 充放气[ J ] ． 液压气动与密封， 2 0 0 7 ， 3 4 3 4 7 ． 出 2 0 0 3 ． 6 1 液 压 气 动 与 密 封 ／20 1 5 o 6期 在一定差异 ， 有 的只需要打开起落架上位锁 ， 起落架在 重力和气动载荷的作用下放下到位并上锁， 有的在下 位锁上锁甚至起落架放下过程中还需要钢索拉动或借 助其他辅助动力来完成。 某型运输机在应 急放起落架时 ， 操作人员 到起落 架应急放钢索操作位置 ， 拉动钢索打开起落架上位 锁 ， 然后再 用 吊车或 人力 将起 落架 拉到放 下位 置并 上锁。 某支线客机在应急放起落架时， 操作人员拉起落 架应急放手柄 ， 连接的钢索在扇形轮等机构的协助下， 打开主起上位锁和前起上 锁机构开锁 ， 应急放蓄压器 高压油通过转换活门 ， 进入 主起下位锁开锁作动筒 的 放下腔 ， 这样 在主起 自重和 主起下位锁开锁作动筒液 压力的共同作用下， 使主起应急放下， 主起放下后， 在 锁连杆弹簧的作用下使锁连杆处于过中心位置 ， 保持 起落架的放下状态。 空客A 3 2 0 飞机应急放起落架系统， 通过操作机械 操纵 系统 ， 打开主起落架 和前起落架舱 门和起落架上 位锁 ， 同时关 断活门将起落架液压系统与液压源供给 隔离 ， 隔离通气活 门让液压油在一些零组件之间移动 以防止气穴和液锁 。开锁后 ， 依靠重力和气动载荷打 开起落架舱门， 放下起落架。 波音 7 3 7 系列飞机设置 了3 个应急放手柄 ， 拉起应 急放下手柄后 ， 接动通 向起 落架应 急放下联动装置 的 应急放下钢索， 在扇形轮等机构的辅助下， 推动各起落 架的锁定连杆 ， 打开上位锁机构 ， 使起落架在空气载荷 和重力作用下放下起落架并在下位锁位置锁定。应急 放时 ， 接近 门位置 电门向起落架选择活门内的旁通活 门发送信号 ， 使液压部件连通到液压系统回油， 防止液 锁现象发生 。 2 内容 2 ． 1 应急放系统概述 某大型水 陆两栖飞机设计最大起 飞重量约5 0 t ， 采 用单船身式机身， 前三点可收放式起落架的水陆两栖 飞机典型布局形式， 前起落架向后收入机身前起落架 舱， 主起落架在放下位置主要通过双位插销式下位锁 锁定在放下位置实现支撑 ， 见图 1 。 根据运输类 飞机适航标 准第 2 5 ． 7 2 9 条规定 ， 飞机 必须有应急措施可在下列情况下放下起落架 1 正常收放系统中任何合理可能的失效； 2 任何单个液压源、 电源或等效能源的失效。 按照规定 ， 飞机应装置一个应 急开锁系统 ， 这是一 个完全独立 的系统 ， 在应急放起落架时用于应急开锁。 6 2 图 1主起落 架放 下过程示意图 同时根据该型号起落架收放系统 F HA 功能危险 性分析 ， 分析结果及安全性定量 目标要求见表 1 ， 由表 中可知 ， 在周 围无合适水域只能进行着陆时 ， 起落架无 法放下属于灾难级危险I 生等级 。 表 1 F H A分析结果及安全性定量 目标 要求 故障状态 危险性定量 目 标 曼 合 适 水 域 只 能 进 行 着 陆 时 ， 起 落 架 无灾 难 的 1 0 - 法 放 下 ’ 起飞或着陆阶段 ， 无指示 的起落架无 意收起 灾难 的 1 0 水面起飞、 着水时， 起落架无意放下 灾难的 1 0 巡航或下降阶段， 起落架无意放下 危险的 1 0 。 综合上述要求 ， 经过分析除正常收放系统和备用 放系统外， 还需要一套独立的应急放起落架系统。因 此， 为实现可靠地放下起落架， 该机设置了3 套放起落 架系统， 其中应急放系统为气动系统， 以高压氮气作为 动力 ， 在正常放与备用放起落架收失效 时 ， 应急打开舱 门并放下飞机起落架 。 2 ． 2应急放系统组成 应急放起落架系统由气源、 开关 、 作动筒、 管路等 部分组成 ， 见图2 。 2 ． 3 应急放系统原理 飞机着 陆前 ， 若正常放起落架 系统和备用放起落 架系统都失效， 则启用应急放起落架系统， 应急放操作 开关见图 3 。操作人员 打开球 阀5 ， 高压氮气进入应急 放转换开关 主起 6和应急放转换开关 前起 1 5 。接 着打开阀6 ， 氮气进入应急放旁通阀 左主起 7 和应急 放旁通阀 右主起 8 ， 推动这2 个阀换向， 使主起正常收 放液压 回路旁通接 回油路 。同时 ， 氮气进入 主起上位 锁作动筒9 、 1 0 的气动腔与主起应急放作动筒 1 1 、 1 2 的 有杆腔， 因为液压作动筒的回油油路设置节流阀， 保证 氮气先打开 主起上位锁 ， 然后放下起 落架 。起落架放 下到位后 ， 通过起落架应 急放灯盒提示 ， 将阀 6 换 向到 “ 主起下位锁上锁” 工作位 ， 气体进人到主起下 位锁 作 动筒 1 3 、 1 4 的气压腔， 使主起下位锁上锁。下位锁上锁 完成后， 起落架应急放灯盒提示上锁完成。 能完成应急放起落架任务， 而且高压氮气作用于应急 放下 的整个过程 ， 能更加可靠 地保证起落架 处于放下 位置并上锁 ； 2 管路走 向灵活 ， 相对于机械钢索 的布置 ， 对于 路径以及精度要求没那么高， 本应急放系统管路布置 见图4 ； 应急放充气 应急放气源及操作 4 卜充气阀2 一 气压表3 一 压力传感器4 一 氮气瓶5 一 球阀 6 一 应急放转换开关 主起7 一 应急放旁通阀 左主起 8 一 应急放旁通阀 右主起9 一 左主起上位锁作动筒 1 0 一 右主起上位锁作动筒1 卜左主起应急放作动筒 1 2 一 右主起应急放作动筒1 3 - 左主起下位锁作动筒 1 4 一 右主起下位锁作动筒1 5 一 应急放转换开关 前起 1 6 一 应急放旁通阀 前起 1 7 一 前起舱门上位锁作动筒 1 8 - 前起上位锁作动筒1 9 ～ 前起收放作动筒 图 2 应急放起落 架系统原理 9 应急放气瓶总闯 图3应急放起落架操纵开关示意 主起放下并上锁 完成后 ， 操作应 急放下前起 。操 作人员将 阀 1 5 打到“ 开舱 门锁” 工作位 ， 氮气进入应急 放旁通阀 前起 1 6 ， 推动该阀换向， 使前起正常收放液 压回路旁通接回油路。同时氮气进人前起舱门锁作动 筒 l 8 气动腔， 打开前起舱门上位锁。然后将阀1 5 打到 “ 放前起” 工作位 ， 氮气进入前起上位锁作动筒 1 7 的气 动腔与前起收放作动筒 1 1 、 1 2 的气动腔， 因为液压作动 筒 的 回油油路设置节流 阀 ， 保证 了氮气先打开前起上 位锁 ， 然后放下前起落架 。 3 技术特点 本 文 中的应急放 起落架 系统 采用 高压氮气 作 为 动力 ， 在应急放下起落架时， 先打开舱门锁或上位锁， 然后再放下起落架 ， 最后推动下位插销锁上锁 。气动 应急放 ， 与机械一 钢索式应急放系统相比， 具有 以下 特点 1 属 于有源作动 ， 飞行员不必使用较 大的力气就 图 4 应急放管路 布置 3 组装比较容易 ， 在系统故障时维修及元件的更 换也相对较简单 ， 同时， 气压传动的工作介质清洁 ， 在 安装和维护时不容易污染机 内环境 ； 4 气压作动具有执行元件运动速度快 的特点 ， 在 开锁及放下及上锁 的过程 中都有较快 的速度 ， 但这也 对系统调速提 出了一定的要求 ； 5 系统每次应 急放 后 ， 返 回地面需要 进行 充放 气 ， 对地勤工作量提出了较高的要求 ； 6 高压气动 系统对于整个 系统 的密封性提 出了 很高 的要求 。 4结 论 本文设计 了一种针对大型水陆两栖飞机 的气 动应 急放起落架系统 ， 结合型号的特点与总体设计要求 ， 采 用了高压氮气作为动力源 ， 独立于液压 收放系统 ， 在正 常收放与备用放失效时 ， 用于完成 应急放起落架 的任 务。据此还讨论了这种系统的优缺点 。 参考文献 ⋯ 1 张存访， 冯永胜． 民用飞机起落架应急释放系统研究f J 】 ． 民用 飞机设计与研究， 2 0 1 0 ， 1 1 9 2 1 ． 【 2 】 高泽迥， 等． 飞机设计手册 第 1 4 册 起飞着陆系统设计[ M ] ． 北京航空工业出版社， 2 0 0 2 7 3 9 ． 【 3 】 C C A R - 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