朱曉寧， 李田囡， 鐘聲

（中航飛機(jī)起落架有限責(zé)任公司，長沙410200）

1 引 言

起落架鎖包括上位鎖、下位鎖等，它們能否正常工作至關(guān)重要。上位鎖的功用是將起落架支柱固定在收上位置，承受飛機(jī)各飛行情況下的起落架質(zhì)量載荷；下位鎖的功用是將起落架支柱固定在放下位置。如果上位鎖卡住，妨礙起落架放下，下位鎖上鎖失效，起落架不能放下到位，均可使飛機(jī)毀壞［1］。本文對一種起落架上下位一體鎖式收放機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，就其收放形式、工作原理及其鎖撐桿支撐點(diǎn)位的布置和起落架收放角度的函數(shù)關(guān)系進(jìn)行設(shè)計(jì)分析研究，對這種撐桿鎖的前期設(shè)計(jì)提供設(shè)計(jì)理念的支持。

2 工作原理

圖1 起落架上下位一體鎖式收放機(jī)構(gòu)簡圖

起落架上下位一體鎖式收放機(jī)構(gòu)如圖1 所示。放下狀態(tài)時(shí)，上、下支撐形成一個(gè)向下過死點(diǎn)的撓度（CF），上、下鎖桿也形成一個(gè)向下過死點(diǎn)的撓度（OQ），同時(shí)，上、下鎖桿之間有止動結(jié)構(gòu)使之不能繼續(xù)向下運(yùn)動，在上鎖彈簧的作用下，此鎖桿機(jī)構(gòu)無法運(yùn)動而保證起落架下位鎖定狀態(tài)。

收上過程中，開鎖作動筒使上、下鎖桿克服撓度使起落架收放機(jī)構(gòu)開鎖；開鎖后，收放作動筒使起落架收起，收放作動筒僅能把起落架收上至上、下鎖桿在死點(diǎn)狀態(tài)，即上、下鎖桿成一條直線，在上鎖彈簧的作用下，上鎖彈簧把上、下?lián)螚U拉過死點(diǎn)，形成與下位上鎖狀態(tài)一樣的鎖定狀態(tài)。

起落架放下時(shí)同起落架收上狀態(tài)一樣，開鎖作動筒收縮使鎖桿過死點(diǎn)開鎖，收放作動筒僅能把起落架放下至上、下支撐在死點(diǎn)狀態(tài)，即上、下支撐成一條直線，在上鎖彈簧的作用下，上鎖彈簧把上、下鎖桿拉過死點(diǎn)，形成下位的鎖定狀態(tài)。

3 設(shè)計(jì)分析研究

3.1 機(jī)構(gòu)簡化

圖1 中的OQ 撓度是對四連桿機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)原理［2］的工程實(shí)現(xiàn)，上鎖之后的鎖桿組件因上鎖彈簧的作用保持鎖緊狀態(tài)，因此，對圖1 中的結(jié)構(gòu)位置進(jìn)行理論簡化。起落架上下位一體鎖式收放機(jī)構(gòu)簡化為圖2 所示形式。

圖2 收放機(jī)構(gòu)簡化圖

3.2 機(jī)構(gòu)分析

對上下位一體鎖的結(jié)構(gòu)形式和運(yùn)動特性進(jìn)行分析和研究，得出圖3 所示的解析圖。

圖3 收放機(jī)構(gòu)簡析

如圖3 所示，A（A′）點(diǎn)為起落架主旋轉(zhuǎn)軸，B 點(diǎn)為起落架支柱上與收放機(jī)構(gòu)的連接軸，D（D′）點(diǎn)為起落架收放機(jī)構(gòu)與機(jī)身連接軸，C 點(diǎn)為鎖撐桿支撐點(diǎn)，CF 為上下支撐過死點(diǎn)（上、下支撐成一條直線時(shí)）的撓度，θ 為起落架收放角度。

根據(jù)工程實(shí)際，在起落架方案初期，起落架主接口已定，即A（A′）點(diǎn)和D（D′）點(diǎn)已知，同時(shí)，設(shè)計(jì)收放機(jī)構(gòu)時(shí)，起落架與收放機(jī)構(gòu)的接口也基本已定，即B 點(diǎn)已知，根據(jù)文獻(xiàn)［1］第483 頁，撐桿鎖撓度一般控制在7～14mm 之間,即CF 基本可定，因此對于圖3 中各參數(shù)可知，A（A′）點(diǎn)、B 點(diǎn)、D（D′）點(diǎn)，CF 已知。

對圖形進(jìn)行分析，圖中θ 為起落架收放角度，一般根據(jù)飛機(jī)的站位和艙體空間來限定在已定范圍內(nèi)，圖中F點(diǎn)為上、下支撐分界點(diǎn)C 對BD 的垂足。分析可知，F(xiàn) 點(diǎn)的布置與起落架收起角度有關(guān)，因此本文對F 點(diǎn)的位置和起落架收放角度之間的關(guān)系進(jìn)行研究。

為了方便定義F 點(diǎn)的位置，設(shè)BF/BD=λ1，則對△BCD 有：

為了方便計(jì)算，連接CC′點(diǎn)，分析可知AD 為∠CAC′和∠CDC 的角平分線，在AD 上，設(shè)AE/AD＝λ2，則對△ACD 有

設(shè)AD/cos（θ/2）＝k，則

對△ABC 有

由式（4）、（5）得：

由式（5）、（6）得：

3.3 方程組求解

由式（1）、（8）得：

由式（2）、（7）得：

設(shè)2kABcos（γ-θ/2）=m；2kADcos（θ/2）=n，則聯(lián)立式（9）、（10）得

解得：

4 結(jié)果分析

圖4 θ-λ1 對應(yīng)關(guān)系圖

根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果，針對某型號的具體數(shù)據(jù)，用MATLAB 軟件對上述關(guān)系式進(jìn)行分析［3］，得 出λ1與θ的對應(yīng)關(guān)系如圖4所示。

對參數(shù)進(jìn)行分析可得出以下結(jié)論：

Ⅰ→Ⅱ段：由于起落架收放角度太小，同時(shí)還要達(dá)到上下位一體鎖的結(jié)構(gòu)形式，在工程上幾乎不可能實(shí)現(xiàn)；λ1與θ 關(guān)系無明顯規(guī)律，不推薦使用；

Ⅱ→Ⅲ段：λ1隨θ 增大呈下降趨勢，且改變趨勢平緩，說明收放角度越大，F(xiàn) 點(diǎn)應(yīng)越靠近B 點(diǎn)才能實(shí)現(xiàn)，即收放角度越大，下?lián)螚U越短；同時(shí)，在收放機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮收放機(jī)構(gòu)的承載能力，F(xiàn) 點(diǎn)也直接影響收放機(jī)構(gòu)的承載能力，因此在設(shè)計(jì)時(shí)，若將F 的最佳承載位置控制在一定范圍內(nèi)時(shí)，起落架的收放角度也會控制在一定范圍內(nèi)，屆時(shí)可通過飛機(jī)具體情況權(quán)衡最佳布局。

Ⅲ→Ⅳ段：λ1逐漸趨于0，即收放角度過大時(shí)，下?lián)螚UBF 過短，承載能力大幅下降，同時(shí)過短的支撐工程上也無法實(shí)現(xiàn)；設(shè)計(jì)時(shí)可采用數(shù)據(jù)少，不推薦選用。

5 結(jié) 語

在設(shè)計(jì)類似上下位一體鎖形式的撐桿收放機(jī)構(gòu)時(shí)，根據(jù)起落架的實(shí)際特征、收放角度、收藏空間及受力情況等，結(jié)合本文內(nèi)容，可快速確定機(jī)構(gòu)在何種布局下能滿足起落架設(shè)計(jì)要求。

［1］ 飛機(jī)設(shè)計(jì)手冊總編委會.飛機(jī)設(shè)計(jì)手冊，第14 卷［M］.北京：航空工業(yè)出版社，2002：466，483.

［2］ 黃錫愷，鄭文維.機(jī)械原理［M］.北京：高等教育出版社，1984：214.

［3］ 周建興，豈興明，矯津毅，等.MATLAB 從入門到精通［M］.北京：人民郵電出版社，2008：194.