章 劍，董澤峰，廖良全，余士品

(1.中國直升機設計研究所，江西景德鎮(zhèn) 330001;2.天津科技大學，天津 300222)

0 引言

轉(zhuǎn)向與對中機構是直升機起落架的一個關鍵部件，承擔著直升機滑行轉(zhuǎn)向、停機拐彎、飛行上鎖和著陸前解鎖等重要功能。目前國內(nèi)外直升機轉(zhuǎn)向一般有兩種方式:一種以一點為固定點即剎車，其余點運動來達到轉(zhuǎn)向功能;另一種是前/尾起落架帶有轉(zhuǎn)向功能，在飛行過程中能夠自動對中上鎖，滑跑降落前能夠自動解鎖。例如俄羅斯研制的卡27直升機、波音公司研制的CH-47“支奴干”重型運輸直升機等采用的均是第一種方式;歐美等西方發(fā)達國家研制的武裝直升機通常采用的是三點式布局，前/尾起落架設計具有轉(zhuǎn)向與對中的功能，如美國的AH-64“阿帕奇”、UH-60“黑鷹”直升機及歐洲的“虎”式直升機等。直升機在滑行轉(zhuǎn)向、空中飛行時對前/尾起落架轉(zhuǎn)向與對中機構的靈活性、可靠性及穩(wěn)定性提出了極高的要求。如果前/尾起落架轉(zhuǎn)向與對中機構滑行時轉(zhuǎn)向不夠靈活，飛行時自動對中機構不能準確對中導致液壓鎖無法正常上鎖，同時旋翼產(chǎn)生的側(cè)向氣流沖擊前/尾起落架機輪使直升機橫滾載荷變大，都將影響飛行員駕駛。起落架轉(zhuǎn)向與對中機構的可靠性、穩(wěn)定性直接關系著直升機的飛行與著陸安全。

因此，對直升機起落架轉(zhuǎn)向與對中機構進行耐久性試驗來驗證其可靠性與穩(wěn)定性是唯一的方法與手段，同時為帶有轉(zhuǎn)向與對中機構的起落架確定其首翻修期提供重要的科學依據(jù)，大大提高了直升機的安全性與可靠性。

1 設計依據(jù)

現(xiàn)代直升機的新型尾起落架具有轉(zhuǎn)向和空中飛行自動對中功能，為了驗證新設計起落架的轉(zhuǎn)向與對中機構的可靠性及穩(wěn)定性，準確確定其首翻修期，必須進行耐久性試驗驗證考核。試驗過程中需精確控制起落架轉(zhuǎn)動機構的轉(zhuǎn)動角度，測量轉(zhuǎn)動力矩、結構應變并實時監(jiān)控啟動載荷等參數(shù)。

2 結構原理

目前，西方發(fā)達國家對直升機起落架轉(zhuǎn)向與對中機構耐久性試驗技術的研究也處于探索階段，如法國歐洲直升機公司、美國西科斯基公司等知名直升機公司也處于剛起步研究階段，而國內(nèi)在這一領域還從未開展過研究。針對裝置研制要以滿足“大轉(zhuǎn)角、大扭矩、高控制精度”的試驗要求為總體設計思想，重點要突破旋轉(zhuǎn)角度精確控制、大扭矩控制及啟動載荷實時監(jiān)測等關鍵技術。直升機起落架轉(zhuǎn)向與對中機構耐久性試驗裝置以液壓泵站為試驗動力，依靠吊籃及配重的自身重力來模擬起落架承受的機身重量，轉(zhuǎn)向機構與機輪系統(tǒng)隨同擺動平臺一起轉(zhuǎn)動模擬直升機滑行轉(zhuǎn)向、拐彎。擺動平臺在一定角度內(nèi)可以自由設定;吊籃、起落架隨同起吊裝置向上運動時機輪脫離擺動平臺上表面，可以對起落架的對中機構進行考核。起落架轉(zhuǎn)向與對中機構耐久性試驗裝置設計原理示意圖見圖1。

圖1 裝置設計原理示意圖

3 系統(tǒng)組成

直升機起落架轉(zhuǎn)向與對中機構耐久性試驗裝置主要由承力框架、吊籃、導軌、起吊及釋放裝置、擺動平臺、測控系統(tǒng)、起落架安裝夾具、起落架試驗件、配重、測量傳感器及液壓動力源等組成。

吊籃采用框架內(nèi)吊籃設計，吊籃通過滑輪沿導軌垂直移動，調(diào)整吊籃上的配重量來模擬起落架在機身分布所受的垂向載荷?？蚣苌系乃母鶎蚧壉砻驽冇层t，最大程度地減少與吊籃滑輪之間的摩擦。采用CATIA軟件優(yōu)化吊籃結構設計，使吊籃在最小重量下具有最大強度和剛度，吊籃內(nèi)部具有一定空間可以增加配重。吊籃設計圖見圖2所示。

擺動平臺是牽引機輪轉(zhuǎn)向的重要機構，集轉(zhuǎn)向角度控制測量、扭矩測量、功能計數(shù)、存儲記憶、啟動載荷測量實時監(jiān)控為一體，是整個裝置中最核心的部位。擺動平臺由旋轉(zhuǎn)平面、滑軌、擺動缸、載荷傳感器、扭矩傳感器、角位移傳感器、數(shù)據(jù)采集分析控制器及安全報警系統(tǒng)等組成。整個裝置數(shù)據(jù)集中傳輸至數(shù)據(jù)處理中心進行處理分析，采用綜合試驗參數(shù)顯示系統(tǒng)呈現(xiàn)在試驗管理者面前。數(shù)據(jù)處理分析軟件設計采用基于WindowsXP操作系統(tǒng)下的人機友好界面思想設計，便于試驗管理和數(shù)據(jù)文件管理。

圖2 吊籃結構設計圖

圖3 擺動平臺結構設計圖

圖4 數(shù)據(jù)處理分析綜合處理系統(tǒng)圖

4 工程型號應用

直升機起落架轉(zhuǎn)向與對中機構耐久性試驗裝置研制成功后，進行了所有參數(shù)性能檢測，擺動平臺的轉(zhuǎn)動角度的精度控制對整個裝置將起到?jīng)Q定作用，同時也是此裝置的關鍵技術之一。裝置經(jīng)鑒定測試和計量中心檢測后完全達到了設計性能指標，可以投入到實際工程型號試驗中去，裝置擺動角度測試數(shù)據(jù)見表1。

直升機起落架轉(zhuǎn)向與對中機構耐久性試驗裝置應用于某型號尾起落架轉(zhuǎn)向與對中機構耐久性試驗，成功完成了試驗，達到了耐久性試驗考核目的。整個試驗過程中起落架轉(zhuǎn)向角度得到了精確控制，做到了啟動載荷實時監(jiān)控。利用直升機起落架轉(zhuǎn)向與對中機構耐久性試驗裝置使得試驗效率得到了很大的提高，為驗證起落架轉(zhuǎn)向與對中機構的可靠性提供了強有力的技術保障。

表1 裝置擺動角度測試數(shù)據(jù)

5 結論

起落架轉(zhuǎn)向與對中機構耐久性試驗需要研制專項試驗設備。國內(nèi)在這一研究領域還屬空白，無現(xiàn)成的設備拿來即可使用;先進發(fā)達的歐美等國家同類試驗裝置的研究也剛處于起步階段。直升機起落架轉(zhuǎn)向與對中機構耐久性試驗裝置的研制，確定了新設計的起落架轉(zhuǎn)向與對中機構的可靠性、穩(wěn)定性及其首翻期，該裝置具有以下特點:

1)可真實模擬起落架轉(zhuǎn)向與對中機構飛行、滑跑轉(zhuǎn)向等使用工況;

2)裝置功能集成度高，采用了綜合的試驗數(shù)據(jù)分析處理及顯示功能;

3)具有大轉(zhuǎn)角、大扭矩、高控制精度及啟動載荷實時監(jiān)控等能力;

4)性能穩(wěn)定可靠，效率高，極大地縮短了試驗周期，提高了工作效率。

6 結束語

直升機起落架轉(zhuǎn)向與對中機構耐久性試驗裝置經(jīng)過多個直升機型號的試驗應用，設備運行穩(wěn)定、可靠，極大地提高了試驗效率和質(zhì)量，完全達到了設計要求，能夠滿足直升機型號研制的試驗需求。裝置研制中的關鍵設計技術及巧妙設計方法，對于以后同類試驗裝置的研制具有很大的參考價值。

［1］張廣林.國內(nèi)外輕型直升機性能和技術發(fā)展綜述，HY92026［R］.航空情報研究報告，北京:中國航空信息中心，1999.

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［7］章 劍.某型機尾起落架轉(zhuǎn)向與對中機構耐久性試驗報告［R］.602 所報告，2010.6.

［8］章 劍，廖良全，趙 卓.專利技術交底請求書［Z］.602所.2011.