李寶鋒

【摘 要】本文主要分析了國(guó)內(nèi)外運(yùn)營(yíng)的主要民用飛機(jī)B737、A340的起落架系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，描述了各自的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，并分析了B737和A320飛機(jī)起落架系統(tǒng)的共通性，在此基礎(chǔ)上分析了國(guó)內(nèi)起落架系統(tǒng)設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀，提出了可供國(guó)內(nèi)民機(jī)起落架系統(tǒng)設(shè)計(jì)借鑒的國(guó)外先進(jìn)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。

【關(guān)鍵詞】民用飛機(jī)；起落架系統(tǒng)；共通性

起落架系統(tǒng)是飛機(jī)的重要組成部分，是保障飛機(jī)安全運(yùn)行的重要設(shè)備?，F(xiàn)代飛機(jī)由于重量增加、尤其是著陸速度顯著增大，從而使飛機(jī)著陸時(shí)的動(dòng)能和滑跑距離急劇增加，這對(duì)起落架系統(tǒng)提出了更高的要求。

1 波音公司民機(jī)起落架系統(tǒng)設(shè)計(jì)特點(diǎn)

1.1 起落架系統(tǒng)布組成及功能

波音系列飛機(jī)起落架采用前3點(diǎn)式布局，使用油氣式減震支柱，控制系統(tǒng)采用傳統(tǒng)的機(jī)械液壓電氣控制方式。波音系列飛機(jī)起落架系統(tǒng)由1個(gè)前起落架和2個(gè)主起落架組成。液壓能源系統(tǒng)由A、B兩套及備用液壓系統(tǒng)組成。實(shí)現(xiàn)的主要功能包括起落架正常收放、起落架應(yīng)急放、手輪操縱前輪轉(zhuǎn)彎、腳蹬差動(dòng)剎車前輪轉(zhuǎn)彎、有防滑控制的正常剎車、有防滑控制的備用剎車、停機(jī)應(yīng)急剎車等。

1.2 起落架收放

波音飛機(jī)起落架正常收放是通過操縱起落架系統(tǒng)控制手柄來控制選擇活門，選擇活門則控制液壓進(jìn)行起落架的收起或放下操作。正常收放通過由A液壓系統(tǒng)供壓，若A系統(tǒng)出現(xiàn)故障，起落架系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)切換到B液壓系統(tǒng)進(jìn)行供壓。起落架應(yīng)急放是通過應(yīng)急放手柄拉動(dòng)鋼索打開起落架上位鎖，在起落架系統(tǒng)自身的重力和氣動(dòng)力作用下放下。

1.3 轉(zhuǎn)彎與機(jī)輪剎車

前輪轉(zhuǎn)彎系統(tǒng)的作用是當(dāng)飛機(jī)在地面時(shí)提供方向控制。飛機(jī)的轉(zhuǎn)向操作是通過機(jī)長(zhǎng)座椅旁的轉(zhuǎn)向手輪以及方向舵腳蹬來控制的。通過轉(zhuǎn)向手輪，可以控制飛機(jī)作最大角度的轉(zhuǎn)向，而方向舵腳蹬可以提供7°的轉(zhuǎn)向能力。

機(jī)輪和剎車系統(tǒng)為飛機(jī)提供減速制動(dòng)的能力，每個(gè)起落架都有兩個(gè)輪胎和兩個(gè)機(jī)輪組件。每個(gè)主輪都裝有一個(gè)液壓作動(dòng)的動(dòng)、靜片式鋼剎車組件。剎車系統(tǒng)可以提供3種剎車功能，包括正常剎車，由液壓系統(tǒng)B供壓；備用剎車，在正常剎車系統(tǒng)失效時(shí)工作由液壓系統(tǒng)A供壓；停留剎車，在失去正常和備用剎車壓力后，由儲(chǔ)壓器供壓。當(dāng)飛機(jī)沒有啟動(dòng)液壓系統(tǒng)或外部液壓時(shí)，完全充壓的儲(chǔ)壓器可以持續(xù)向剎車系統(tǒng)供壓8小時(shí)左右。

2 空客公司民機(jī)起落架系統(tǒng)設(shè)計(jì)特點(diǎn)

2.1 起落架系統(tǒng)布局及組成

空客系列飛機(jī)起落架控制系統(tǒng)采用數(shù)字電傳控制系統(tǒng)，控制盒獲取各傳感器采集的信號(hào)，通過綜合計(jì)算發(fā)出指令到執(zhí)行機(jī)構(gòu)。采用數(shù)字電傳控制、中央維護(hù)系統(tǒng)和綜合顯示設(shè)備可以獲取到所需的相關(guān)信息，系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)BIT自檢功能。飛機(jī)的操縱部件均設(shè)置指令傳感器，依靠電信號(hào)的傳輸進(jìn)行控制。

起落架系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的主要功能為：正常收放起落架；應(yīng)急放下起落架；手輪操縱前輪轉(zhuǎn)彎；腳蹬操縱前輪轉(zhuǎn)彎；有防滑的正常剎車；有防滑的備份剎車；沒有防滑的備份剎車；停機(jī)應(yīng)急剎車；剎車裝置溫度監(jiān)控；輪胎壓力監(jiān)控。

2.2 起落架收放

A330飛機(jī)起落架正常收放為電控液壓作動(dòng)模式，正常收放時(shí)由主液壓系統(tǒng)供壓。收放控制有兩套獨(dú)立的系統(tǒng)與接口控制計(jì)算機(jī)互為余度。起落架控制手柄有“收上”和“放下”兩種模式?？刂坪蝎@取收放手柄及位置傳感器的信號(hào)，運(yùn)算后發(fā)出控制起落架和艙門的收放順序指令；起落架應(yīng)急放系統(tǒng)采用電控機(jī)械作動(dòng)方式放下起落架。

2.3 轉(zhuǎn)彎與剎車控制

A330飛機(jī)正常剎車系統(tǒng)為電傳數(shù)字防滑控制，轉(zhuǎn)彎和剎車控制模塊通過對(duì)傳感器信息進(jìn)行計(jì)算從而控制液壓閥調(diào)節(jié)剎車壓力，包括腳蹬剎車和自動(dòng)剎車模式。自動(dòng)剎車模式有高、中、低3擋，分別對(duì)應(yīng)不同的減速率，自動(dòng)剎車可以通過腳蹬剎車進(jìn)行超控。正常剎車系統(tǒng)失效時(shí)，自動(dòng)轉(zhuǎn)入由備份液壓能源供壓的備用剎車。備份剎車為電傳數(shù)字防滑控制系統(tǒng)，若電氣部件失效，備份剎車仍可在沒有防滑的條件下工作。停機(jī)剎車采用電控液壓作動(dòng)模式，通過蓄壓器為停機(jī)剎車供壓，保證停機(jī)剎車12h。

3 波音民機(jī)與空客民機(jī)起落架系統(tǒng)對(duì)比

波音和空客飛機(jī)起落架控制系統(tǒng)的功能相同，在實(shí)現(xiàn)方式上波音飛機(jī)主要運(yùn)用傳統(tǒng)的機(jī)械液壓操縱和電氣控制模式，通過機(jī)械手柄等操縱器件帶動(dòng)鋼索或連桿機(jī)構(gòu)打開液壓閥進(jìn)行控制。

空客系列飛機(jī)起落架控制系統(tǒng)一直運(yùn)用數(shù)字電傳控制系統(tǒng)，對(duì)于操縱器件均設(shè)置指令傳感器，依靠電信號(hào)的傳輸進(jìn)行控制。技術(shù)相對(duì)更加先進(jìn)，起落架系統(tǒng)重量更輕、維護(hù)檢查更加方便、安裝簡(jiǎn)單，同時(shí)具備BIT功能。從波音和空客飛機(jī)起落架控制系統(tǒng)的發(fā)展可以看出，傳統(tǒng)的起落架通過機(jī)械液壓電氣控制模式進(jìn)行控制，新研飛機(jī)均采用比較先進(jìn)的數(shù)字電傳控制模式。

4 國(guó)內(nèi)民機(jī)起落架技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

起落架收放系統(tǒng)由正常收放和自由放下兩種方式組成。正常收放為電子邏輯控制液壓作動(dòng)模式，自由放下為電氣控制機(jī)械作動(dòng)模式。起落架系統(tǒng)中的位置接近傳感器和收放控制裝置均為雙余度設(shè)置。采用綜合控制，顯示及告警信息在EICAS上顯示并保存在中央維護(hù)系統(tǒng)，具有BIT自檢功能。

機(jī)輪剎車作為起落架系統(tǒng)重要的組成部分，國(guó)內(nèi)飛機(jī)機(jī)輪剎車采用數(shù)字式電傳剎車系統(tǒng)，自動(dòng)剎車技術(shù)和防滑剎車技術(shù)相結(jié)合實(shí)現(xiàn)制動(dòng)防滑，駕駛員選擇不同的檔位實(shí)現(xiàn)不同減速率的制動(dòng)剎車。剎車控制盒獲取各傳感器信號(hào)并進(jìn)行綜合運(yùn)算實(shí)時(shí)控制剎車機(jī)輪的剎車壓力，避免剎車機(jī)輪的打滑。圖1是國(guó)內(nèi)某機(jī)型的剎車控制系統(tǒng)液壓原理圖，剎車系統(tǒng)由正常剎車系統(tǒng)、停機(jī)/應(yīng)急剎車系統(tǒng)和剎車溫度監(jiān)視系統(tǒng)BTMS組成。機(jī)輪剎車系統(tǒng)由1號(hào)、2號(hào)液壓能源系統(tǒng)和內(nèi)外側(cè)剎車蓄壓器供壓，其中1號(hào)液壓系統(tǒng)和內(nèi)側(cè)剎車蓄壓器給內(nèi)輪剎車提供壓力，2號(hào)液壓系統(tǒng)和外側(cè)剎車蓄壓器給外輪剎車提供壓力。

圖1 機(jī)輪剎車系統(tǒng)液壓原理圖

1.蓄壓器單向閥；2.切斷閥；3.剎車蓄壓器；4.單向閥；5.剎車控制閥；

6.停機(jī)剎車閥；7.轉(zhuǎn)換閥；8.液壓保險(xiǎn)；9.壓力傳感器；10.蓄壓器壓力傳感器

正常剎車為數(shù)字式電傳控制系統(tǒng)，具有人工剎車、自動(dòng)剎車、止轉(zhuǎn)剎車、差動(dòng)剎車、防滑保護(hù)、接地保護(hù)、輪間保護(hù)、BIT功能以及與其他系統(tǒng)通訊功能。

剎車控制組件BCU是剎車系統(tǒng)中的控制部件，在正常工作狀態(tài)下提供單獨(dú)的機(jī)輪剎車控制和防滑控制。BCU還具有自動(dòng)剎車控制、接地保護(hù)控制、輪間保護(hù)控制、止轉(zhuǎn)剎車控制、ARINC429總線通訊以及BTMS處理等功能。BCU包括兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的控制板：內(nèi)輪板BCU1和外輪板BCU2，BCU1控制左內(nèi)輪和右內(nèi)輪的剎車，BCU2控制左外輪和右外輪的剎車。BCU采用兩套電源供電，其中BCU1由右直流重要匯流條供電，BCU2由左直流重要匯流條供電。

BCU具有BIT功能，能夠?qū)x車系統(tǒng)的工作進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并將故障信息通過ARINC429總線發(fā)送至EICAS和CMS。BIT功能具有3種工作模式：開機(jī)檢測(cè)ST、連續(xù)檢測(cè)CT和飛行中檢測(cè)IFT。

目前，國(guó)內(nèi)起落架系統(tǒng)設(shè)計(jì)與國(guó)外主要民用飛機(jī)設(shè)計(jì)公司相比還有不小的差距，國(guó)外主要飛機(jī)公司發(fā)展時(shí)間長(zhǎng)，技術(shù)積累深厚，集成整合能力強(qiáng)，設(shè)計(jì)的系統(tǒng)更加穩(wěn)定。國(guó)內(nèi)民機(jī)發(fā)展的時(shí)間短，基本沒有技術(shù)積累，很多系統(tǒng)都需要采購(gòu)國(guó)外供應(yīng)商裝備，需要國(guó)外的供應(yīng)商支持?？偟膩碚f，國(guó)內(nèi)公司都還處于經(jīng)驗(yàn)積累的階段，還有很長(zhǎng)的路要走。

5 小結(jié)

通過對(duì)國(guó)內(nèi)外民用飛機(jī)的起落架系統(tǒng)的分析，可以看出國(guó)內(nèi)民機(jī)技術(shù)與世界上航空強(qiáng)國(guó)之間還有一定的差距，在我們的民機(jī)設(shè)計(jì)中可以借鑒國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)，在消化吸收國(guó)外已有技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)新，設(shè)計(jì)更加先進(jìn)現(xiàn)代的起落架系統(tǒng)，保證民機(jī)安全可靠的運(yùn)營(yíng)。

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[責(zé)任編輯：王楠]