飞机起落架系统简介阮聪

飞机起落架系统简介阮聪

阮聪

身份证号码：33068119910810XXXX浙江杭州310000

摘要：飞机起落架是飞机上极其重要的部件，飞机的滑行、地面转弯、刹车都需要由起落架来完成，飞机着陆时的冲击能量也主要由起落架吸收。起落架的设计除了要满足结构的强度、刚度及在预期的安全寿命前提下保证质量最轻要求之外，还要满足起落架的使用、维护和工艺性等要求。基于此，文章就飞机起落架系统进行分析。

关键词：飞机；起落架系统

1起落架系统布组成及功能

以波音系列飞机为例，起落架采用前3点式布局，使用油气式减震支柱，控制系统采用传统的机械液压电气控制方式。波音系列飞机起落架系统由1个前起落架和2个主起落架组成。液压能源系统由A、B两套及备用液压系统组成。实现的主要功能包括起落架正常收放、起落架应急放、手轮操纵前轮转弯、脚蹬差动刹车前轮转弯、有防滑控制的正常刹车、有防滑控制的备用刹车、停机应急刹车等。

2起落架结构形式

2.1构架式起落架

构架式起落架的主要特点是:它通过承力构架将机轮与机翼或机身相连。承力构架中的杆件及缓冲器都是相互铰接的。它们只能承受轴向力而不承受弯矩，因此，这种结构的起落架构造简单，质量较小，只有一些小型低速飞机在用。

2.2支柱式起落架

支柱式起落架的主要特点是:缓冲器与承力支柱合二为一，机轮直接固定在缓冲支柱上。对收放式起落架，收放作动筒可兼作撑杆。扭矩通过扭力臂传递，亦可以通过活塞杆与缓冲支柱的圆筒内壁采用花键连接来传递。这种形式的起落架构造简单紧凑、易于收放，而且质量较小，是现代飞机上广泛采用的形式之一。

支柱式起落架的缺点是:活塞杆不但承受轴向力，而且承受弯矩，因而容易磨损及出现卡滞现象，使缓冲器的密封性能变差，不能采用较大的初压力。

2.3摇臂式起落架

摇臂式起落架的主要特点是:机轮通过可转动的摇臂与缓冲器的活塞杆相连。缓冲器亦可兼作承力支柱。这种形式的缓冲器只承受轴向力，不承受弯矩，因而密封性能好，可增大缓冲器的初压力以减小缓冲器的尺寸，克服了支柱式的缺点，在现代飞机上得到了广泛的应用。

摇臂式起落架的缺点是构造较复杂，接头受力较大，因此在使用过程中的磨损亦较大。

2.4非常规起落架

一般飞机都在混凝土跑道起降，有些特殊飞机会在草地、雪地、水上起降，因为使用环境的不同，就产生了一些非常规的起落架，如滑撬、雪橇、气垫、浮筒式起落架等。

3国内民机起落架技术发展现状

起落架收放系统由正常收放和自由放下两种方式组成。正常收放为电子逻辑控制液压作动模式，自由放下为电气控制机械作动模式。起落架系统中的位置接近传感器和收放控制装置均为双余度设置。采用综合控制，显示及告警信息在EICAS上显示并保存在中央维护系统，具有BIT自检功能。

机轮刹车作为起落架系统重要的组成部分，国内飞机机轮刹车采用数字式电传刹车系统，自动刹车技术和防滑刹车技术相结合实现制动防滑，驾驶员选择不同的档位实现不同减速率的制动刹车。刹车控制盒获取各传感器信号并进行综合运算实时控制刹车机轮的刹车压力，避免刹车机轮的打滑。图1是国内某机型的刹车控制系统液压原理图，刹车系统由正常刹车系统、停机/应急刹车系统和刹车温度监视系统BTMS组成。机轮刹车系统由1号、2号液压能源系统和内外侧刹车蓄压器供压，其中1号液压系统和内侧刹车蓄压器给内轮刹车提供压力，2号液压系统和外侧刹车蓄压器给外轮刹车提供压力。

图1机轮刹车系统液压原理图

正常刹车为数字式电传控制系统，具有人工刹车、自动刹车、止转刹车、差动刹车、防滑保护、接地保护、轮间保护、BIT功能以及与其他系统通讯功能。刹车控制组件BCU是刹车系统中的控制部件，在正常工作状态下提供单独的机轮刹车控制和防滑控制。BCU还具有自动刹车控制、接地保护控制、轮间保护控制、止转刹车控制、ARINC429总线通讯以及BTMS处理等功能。BCU包括两个结构相同的控制板：内轮板BCU1和外轮板BCU2，BCU1控制左内轮和右内轮的刹车，BCU2控制左外轮和右外轮的刹车。BCU采用两套电源供电，其中BCU1由右直流重要汇流条供电，BCU2由左直流重要汇流条供电。

4起落架安全性分析设计方法

4.1民机起落架安全性分析

民机起落架安全性分析是在确定起落架主要故障模式、故障等级及对应的安全性指标基础上展开的分析研究工作，主要内容包括:

1)根据起落架设计指导性文件，进行系统的功能危险性分析(FHA)。在分析起落架工作原理的基础上，结合FHA分析得到的起落架系统灾难性、危险性及较大影响的主要故障模式，确定故障树所需要的顶事件；

2)对不同的故障模式、故障等级和指标开展不同的工作，例如:对故障等级为Ⅰ和Ⅱ的，需开展故障模式影响性分析(FMEA)、故障树分析(FTA)及共因故障分析(CCA)方面的工作，其中CCA主要包含区域安全性分析(ZSA)、特定风险分析(PＲA)和共模故障分析(CMA)；对故障等级为Ⅲ的，只需开展故障模式影响性分析(FMEA)和故障树分析(FTA)；

3)将计算的失效概率与安全性指标进行对比。若满足指标要求，则无需调整；如不满足指标要求，则需开展参数灵敏度分析，确定对失效概率影响较大的参数并进行调整，直到满足安全性指标要求。

4.2民机起落架可靠性模型的构建和求解方法

可靠性模型的建立，需根据不同底事件的特点，建立对应的可靠性分析模型。可靠性模型的建立主要包含参数的分布形式、参数的确定、可靠性安全边界方程的建立、可靠性计算方法的选用等工作。

进行可靠性模型求解计算的同时，还需分类分析影响起落架可靠性安全边界方程所涉及的各个参数及其分散性大小，确定各参数及分散性大小对起落架可靠性的影响程度，指出哪些参数变化导致可靠性急剧下降，并给出建议。

综上所述，起落架对飞机的飞行安全至关重要，特别是在飞机起飞及降落阶段，一旦起落架发生故障，可能危及乘客生命安全。因此，需要对起落架系统进行全面的了解，从而保证其安全性。

参考文献：

[1]孙建全.起落架系统适航审定试飞要求分析[A].中国航空学会.飞机机电系统理论与实践——第二届民用飞机机电系统国际论坛论文集[C].中国航空学会:，2015:3.

[2]肖遥，唐弋飞，操鸿.高压气动应急放起落架系统的设计与研究[J].液压气动与密封，2015，35(06):61-63.