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摘要：起落架控制系统设计的优劣直接关系到飞机起飞和降落的安全性。传统的集中式控制系统由于布线复杂，可靠性低，缺乏实时性，已经不能满足控制系统发展的需要，实时分布式控制系统应运而生。所设计的分布式控制系统有许多优势，例如：模块化，可扩展性等，而且系统使用总线通信技术，比起集中式控制系统有着更好的可靠性和实时性。文章通过对于飞机的发展以及飞机起落架的结构动力分析，对于飞机起落架的设计关键问题进行了探讨，对于飞机的高效设计制造提出了一些方法。
关键词：飞机；起落架；设计要素
起落架是飞机实现起飞着陆功能的主要装置，是保证飞机运行安全的关键部件，因此起落架设计在飞机的整个设计过程中占有重要地位，而结构设计是其中最基础，也是最关键的技术。起落架结构设计发展至今，在国外，已经形成了高效可行的设计方法，但其中多数依靠长期积累的工程经验和设计师的直觉。在国内，航空工业发展相对滞后，自主研究和设计耗时耗力，所以起落架结构设计通常模仿国外成熟构型。
1 飞机起落架的组成
1.1 起落架的前轮转弯系统
起落架的前轮转弯系统的主要作用是控制飞机在地面上滑行的方向，主要有机械传动式和液压传动式。起落架的前轮可以绕支柱轴线旋转，前轮获得一个合适的稳定距，从而使飞机在地面滑行时能够灵活的转弯，并且保证前轮的稳定运行。
1.2 起落架的减震系统
飞机在着陆的过程中，会与地面发生剧烈的碰撞，在起飞和着陆的滑行和滑跑的过程中，也会由于地面的不平引起颠簸。减震系统可以有效的减少飞机接触地面时产生的摩擦和震动，能保证飞机在地面运行时的平稳。飞机的减震装置包括轮胎和减震器，轮胎在着陆接地和地面运行时，能发生弹性变形，从而缓冲撞击，吸收能量，飞机与地面摩擦碰撞的能量主要是由减震器吸收的，除此之外，轮胎通过充气也能起到一定的缓冲作用。油气式减震器是现代飞机上最常见的，当气体压缩时高速油液会流过阻尼孔，通过摩擦作用消耗的能量。另一方面利用减震器不断的压缩和伸出的过程，吸收全部与地面接触时产生的能量，使飞机很快的平稳下来。
1.3 机轮和刹车
机轮是飞机的一个重要的部分，飞机在地面停放时，它可以支撑飞机的重要，飞机在地面滑行时，它可以改变飞机运行的方向。机轮的轮胎还能缓冲飞机在地面上滑行时产生动能并吸收与地面摩擦震动产生的能量。飞机的主起落架上装有刹车装置，飞机着陆滑跑时，驾驶员进行刹车，刹车盘与刹车套接触摩擦，机轮滚动的阻力矩增加，此时机轮与地面的摩擦增大，降低了飞机在地面前进的速度，从而使飞机在最短的时间内停下。从而增大的机轮与地面的摩擦，减少了飞机滑跑的速度，缩短了飞机着陆滑跑的距离。刹车系统包括正常刹车系统，应急刹车系统，防滞刹车系统，自动刹车系统，停留刹车系统，指示系统，这些系统协调工作，使飞机在地面上有良好的机动性。
1.4 起落架的收放控制系统
飞机起落架主要由前起落架，左右主起落架和相应的舱门组成。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆起落架的收放控制系统的主要作用就是用液压和冷气作为动力源，通过电气控制系统进行操作，来实现起落架的伸出和收回。起落架的收放系统能根据飞行员的要求按一定的顺序动作，动作完成后，再由位置锁可靠的固定住，并能将动作完成的情况及时反映给飞行员。
2 飞机起落架的设计
前三点式起落架，采用前三点式起落架，与自行车式后三点式相比前三点式具有结构重量适中，前方视界、地面滑行稳定性、起飞抬前轮、起飞过程中的操作、着陆接地的操作性能好，着陆速度使用的发动机不限的特点。受力系统在放下位置借助承力锁来保证几何不变性，该锁将起落架的承力杆或梁直接固定在飞机结构上；收放作动筒不是受理系统承力杆；这种受力形式的下锁位承受很大的地面载荷，其变形等可能影响锁的可靠性，从而降低起落架收放的可靠性。故用此种形式时，对起落架收放的可靠性应予以充分注意，可靠性设计和试验均应考虑地面载荷。这一类起落架在机体内所占的空间较小。
减震器参数确定。（1）飞机下沉速度。减震器的行程取决于飞机下沉速度（接地时的垂直速度）、减震材料和接地时机翼升力。不同类型飞机的下沉速度（vV）不同：陆基飞机为3m/s，垂直起落飞机为4.5m/s，舰载飞机为6～7m/s。（2）起落架过载。飞机垂直速度的减速率称为起落架过载，其决定了由起落架传到机体上的载荷的大小，影响结构重量和乘员/旅客的舒适性。不同类型飞机，起落架过载（ng）不同：大型轰炸机为2～3，商用飞机为2.7～3，通用航空飞机为3，空军战斗机为3～4，海军战斗机为5～6。前三点式起落架的缺点是自由偏转的前支柱可能出现振幅越来越大的自激振荡现象。
3 飞机起落架的设计要点
3.1 控制系统中的容错控制
容错系统的设计是通过灵活的配置容错单元来实现的，容错单元适合可靠性要求较高的分布式控制系统的。容错单元主要是对软件，硬件，信息等的冗余配置实现的，这里，我们只对通信网络上的硬件的冗余进行分析。节点可以分为主节点和辅助节点两种。简单介绍面向节点和面向应用程序两种类型的容错单元。面向节点的容错单元是由独立于应用程序的节点组成，当主节点发生故障时，只能由被指定的辅助节点接替主节点的工作，完成相应的功能。面向程序的的容错单元也由节点组成，只是他们特定应用程序定义的辅助节点的集合，当主节点发生故障时，故障节点所属的应用程序中被指定的节点来接替故障节点的工作。由于面向应用程序的容错单元可以共用一组辅助节点，所以它比面向节点的应用程序需要更少的辅助节点。
3.2 起落架技术应用
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。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。
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。
总之，在飞机的运行维护中，飞机起落架设计技术起到了举足轻重的作用，结合实时的信息与数据，精准地、有针对性地对航空发动机的设计进行优化分析，飞机起落架设计技术将会是未来航空制造工程的一只尖兵。通过相关开发部门和技术人员的共同努力，航空工业将会有着长足的发展。
参考文献：
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[2]熊雅晴. 基于仿真计算的主起落架强度分析与细节优化[D]. 南京航空航天大学,2015.
[3]高志. 飞机起落架控制系统的设计与可靠性分析[D]. 青岛理工大学,2014.
论文作者:余敏
论文发表刊物:《基层建设》2017年第33期
论文发表时间:2018/3/5
标签：起落架论文; 飞机论文; 刹车论文; 系统论文; 节点论文; 地面论文; 控制系统论文; 《基层建设》2017年第33期论文;