姜逸民

【摘 要】本文通過對比波音和空客系列民用飛機(jī)起落架的設(shè)計特點，闡述了民用飛機(jī)起落架的發(fā)展趨勢及發(fā)展現(xiàn)狀。從而總結(jié)出促進(jìn)民用飛機(jī)起落架發(fā)展所需的關(guān)鍵技術(shù)，并對其發(fā)展進(jìn)行了展望和總結(jié)。

【關(guān)鍵詞】民用飛機(jī)；起落架設(shè)計；關(guān)鍵技術(shù)

1 民用飛機(jī)起落架的發(fā)展趨勢

波音公司和空客公司的一系列機(jī)型代表了大型民用客機(jī)的發(fā)展趨勢。雖然兩個公司的設(shè)計理念和技術(shù)側(cè)重有所不同，但在起落架的設(shè)計上卻采用相同的技術(shù)。波音的787及空客的A380起落架都采用小車式多輪起落，這樣有利于分散輪胎對跑道的壓力要求；采用由電傳控制的起落架操縱方式甚至全電剎車系統(tǒng)，在提高系統(tǒng)可靠性的同時，可以相對減輕飛機(jī)的重量，進(jìn)而使得系統(tǒng)的可靠性得以提高。

大型民機(jī)起落架具有的鮮明技術(shù)特點[1]：

（1）起落架布局復(fù)雜。對于機(jī)身重量大的飛機(jī)，其主起落架都采用多輪多支柱式布局形式。如波音747，空客A380有四個主起落架。這種多倫多支柱式布局的起落架之間相互連通，在緩沖過程中，緩沖系統(tǒng)在某種程度上可以控制各起落架所承受載荷的大小。

（2）起落架的結(jié)構(gòu)尺寸很大，每個起落架的承載大，起落架主要承力構(gòu)件采用大型整體鍛件進(jìn)行制造。波音777的主起落架是現(xiàn)有飛機(jī)中最大的起落架，其主支柱的長度達(dá)3m。

（3）與機(jī)體同壽，是國外民機(jī)對起落架的基本要求。如波音767的起落架壽命為50000起落。波音737已達(dá)到7. 5萬次以上。起落架結(jié)構(gòu)采用高強(qiáng)度鋼整體鍛件，提高了起落架壽命。大型民機(jī)起落架主體材料已經(jīng)用300m鋼整體鍛件制造工藝取代了拼焊結(jié)構(gòu)。

2 民用飛機(jī)起落架的發(fā)展所必須解決的關(guān)鍵技術(shù)

與其他種類的飛機(jī)相比，民機(jī)的設(shè)計更加注重安全性、經(jīng)濟(jì)性、舒適性以及環(huán)境保護(hù)等方面。民用飛機(jī)起落架的發(fā)展必須解決一下幾方面的關(guān)鍵技術(shù)：

1）安全性和可靠性

起落架系統(tǒng)是飛機(jī)起飛著陸階段安全性和可靠性的重要保障。設(shè)計中安全性和可靠性往往比性能指標(biāo)更為重要[2]。為了提高起落架的安全性和可靠性，針對起落架故障模式下的操縱、起落架收起和放下后的自鎖系統(tǒng)等相關(guān)研究亟待突破。

2）經(jīng)濟(jì)性

在保證安全性和舒適性的前提下，降低維護(hù)和修理費用方面，強(qiáng)調(diào)綠色維修無污染，包括健康監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計、綜合診斷與人工智能化技術(shù)等。

3）環(huán)境保護(hù)和舒適性

通過對飛機(jī)的噪音控制和滑行載荷控制可以有效提高飛機(jī)的乘坐舒適性，起落架的設(shè)計與該過程有著密切聯(lián)系。結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)降噪設(shè)計技術(shù)和起落架結(jié)構(gòu)外形與收放策略對噪聲的控制尤為重要。

3 其他關(guān)鍵技術(shù)

3.1 電剎車系統(tǒng)

圖1為Safran公司為B787研制的全電剎車裝置。機(jī)電作動機(jī)構(gòu)是全電剎車系統(tǒng)控制的硬件平臺，其性能在很大程度上決定了系統(tǒng)的性能。從已研制和在研的幾個系統(tǒng)看，受現(xiàn)有條件的限制，它們的結(jié)構(gòu)大同小異[4]。

目前，國內(nèi)的研究大多為理論性的計算分析、仿真，而針對全電剎車硬件平臺的機(jī)電作動機(jī)構(gòu)的研究不夠深入。民用飛機(jī)電剎車系統(tǒng)的研究屬于工程應(yīng)用型課題，因此，要在這方面盡決減小與國外最高水平的差距，則必須盡快研制出結(jié)構(gòu)合理、功能完整、具有較高傳動效率和良好動特性的機(jī)電作動機(jī)構(gòu)。相信這項工作對我國飛機(jī)全電剎車系統(tǒng)的研究有重要基礎(chǔ)意義。

3.2 電傳作動系統(tǒng)

現(xiàn)在民用飛機(jī)，尤其是大型民機(jī)上己經(jīng)使用的功率電傳作動系統(tǒng)的控制方案主要有如下兩種形式[5]：

（1）電靜液作動器（EHA/EBHA）；

（2）電機(jī)械作動器或稱機(jī)電作動器（EMA）。

1）EHA系統(tǒng)由伺服控制的雙向調(diào)速電機(jī)、定量柱塞泵、作動筒、功率控制器和電控單元組成。含有兩個獨立的能源（傳統(tǒng)的機(jī)載集中液壓源和EHA所需的電源）。其結(jié)構(gòu)原理圖如圖2所示。圖中的主控系統(tǒng)是傳統(tǒng)的閥控電液作動系統(tǒng)，EHA作為備份。

圖2 EHA/EBHA結(jié)構(gòu)原理圖

EHA適合作為一種備份模式/作動器，而非長時間正常工作用。圖3為A380飛機(jī)上方向舵作動器。

圖3 A380飛機(jī)上方向舵作動器

2）EMA由可伺服控制的雙向調(diào)速電動機(jī)、齒輪箱傳動裝置和實現(xiàn)往復(fù)運動的滾珠絲杠機(jī)構(gòu)或齒輪旋轉(zhuǎn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成，其結(jié)構(gòu)原理圖如圖4所示。

近年來，研發(fā)并取得適航證的B787夢想客機(jī)率先在兩側(cè)機(jī)翼中部兩塊擾流板上使用了電機(jī)械作動器。這種設(shè)計：一是波音飛機(jī)一貫的機(jī)械備份設(shè)計的延續(xù)（B747，B777等）；二是經(jīng)過安全性評估。

4 結(jié)束語

我國民機(jī)起落架設(shè)計方法和手段與國外發(fā)達(dá)國家相比尚處于較傳統(tǒng)落后的階段，因此，如何走出中國特色的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的大型閩籍起落架發(fā)展之路是一個必須解決的問題，其基本要點應(yīng)包括抓住綜合學(xué)科結(jié)合設(shè)計為核心 ，利用先進(jìn)的計算機(jī)平臺，立足解決發(fā)展過程中所必須掌握的關(guān)鍵技術(shù)，最終建設(shè)我國自己的起落架研發(fā)設(shè)計平臺。

【參考文獻(xiàn)】

[1]龍江，張鐸.飛機(jī)應(yīng)急放起落架的機(jī)構(gòu)運動可靠性研究[J].機(jī)械強(qiáng)度，2005，27（5）：624-627.

[2]Patrick M.Technology programs for landing gear systems [C]//AIAA/ICAS International Air and Space Symposium and Exposition：The Next 100 Y.Ohio： AIAA/ICAS，2003：1-9.

[3]廖麗娟，賈玉紅.彈性機(jī)體起落架的動態(tài)性能仿真分析[J].航空學(xué)報，2008，29（1）：75-79.

[4]丁斌.飛機(jī)全電剎車系統(tǒng)的機(jī)電作動機(jī)構(gòu)[J].航空制造技術(shù)，2006.

[5]沈磊.民用飛機(jī)電傳飛控作動系統(tǒng)設(shè)計與工程應(yīng)用[J].2012.

[責(zé)任編輯：孫珊珊]

【摘 要】本文通過對比波音和空客系列民用飛機(jī)起落架的設(shè)計特點，闡述了民用飛機(jī)起落架的發(fā)展趨勢及發(fā)展現(xiàn)狀。從而總結(jié)出促進(jìn)民用飛機(jī)起落架發(fā)展所需的關(guān)鍵技術(shù)，并對其發(fā)展進(jìn)行了展望和總結(jié)。

【關(guān)鍵詞】民用飛機(jī)；起落架設(shè)計；關(guān)鍵技術(shù)

1 民用飛機(jī)起落架的發(fā)展趨勢

波音公司和空客公司的一系列機(jī)型代表了大型民用客機(jī)的發(fā)展趨勢。雖然兩個公司的設(shè)計理念和技術(shù)側(cè)重有所不同，但在起落架的設(shè)計上卻采用相同的技術(shù)。波音的787及空客的A380起落架都采用小車式多輪起落，這樣有利于分散輪胎對跑道的壓力要求；采用由電傳控制的起落架操縱方式甚至全電剎車系統(tǒng)，在提高系統(tǒng)可靠性的同時，可以相對減輕飛機(jī)的重量，進(jìn)而使得系統(tǒng)的可靠性得以提高。

大型民機(jī)起落架具有的鮮明技術(shù)特點[1]：

（1）起落架布局復(fù)雜。對于機(jī)身重量大的飛機(jī)，其主起落架都采用多輪多支柱式布局形式。如波音747，空客A380有四個主起落架。這種多倫多支柱式布局的起落架之間相互連通，在緩沖過程中，緩沖系統(tǒng)在某種程度上可以控制各起落架所承受載荷的大小。

（2）起落架的結(jié)構(gòu)尺寸很大，每個起落架的承載大，起落架主要承力構(gòu)件采用大型整體鍛件進(jìn)行制造。波音777的主起落架是現(xiàn)有飛機(jī)中最大的起落架，其主支柱的長度達(dá)3m。

（3）與機(jī)體同壽，是國外民機(jī)對起落架的基本要求。如波音767的起落架壽命為50000起落。波音737已達(dá)到7. 5萬次以上。起落架結(jié)構(gòu)采用高強(qiáng)度鋼整體鍛件，提高了起落架壽命。大型民機(jī)起落架主體材料已經(jīng)用300m鋼整體鍛件制造工藝取代了拼焊結(jié)構(gòu)。

2 民用飛機(jī)起落架的發(fā)展所必須解決的關(guān)鍵技術(shù)

與其他種類的飛機(jī)相比，民機(jī)的設(shè)計更加注重安全性、經(jīng)濟(jì)性、舒適性以及環(huán)境保護(hù)等方面。民用飛機(jī)起落架的發(fā)展必須解決一下幾方面的關(guān)鍵技術(shù)：

1）安全性和可靠性

起落架系統(tǒng)是飛機(jī)起飛著陸階段安全性和可靠性的重要保障。設(shè)計中安全性和可靠性往往比性能指標(biāo)更為重要[2]。為了提高起落架的安全性和可靠性，針對起落架故障模式下的操縱、起落架收起和放下后的自鎖系統(tǒng)等相關(guān)研究亟待突破。

2）經(jīng)濟(jì)性

在保證安全性和舒適性的前提下，降低維護(hù)和修理費用方面，強(qiáng)調(diào)綠色維修無污染，包括健康監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計、綜合診斷與人工智能化技術(shù)等。

3）環(huán)境保護(hù)和舒適性

通過對飛機(jī)的噪音控制和滑行載荷控制可以有效提高飛機(jī)的乘坐舒適性，起落架的設(shè)計與該過程有著密切聯(lián)系。結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)降噪設(shè)計技術(shù)和起落架結(jié)構(gòu)外形與收放策略對噪聲的控制尤為重要。

3 其他關(guān)鍵技術(shù)

3.1 電剎車系統(tǒng)

圖1為Safran公司為B787研制的全電剎車裝置。機(jī)電作動機(jī)構(gòu)是全電剎車系統(tǒng)控制的硬件平臺，其性能在很大程度上決定了系統(tǒng)的性能。從已研制和在研的幾個系統(tǒng)看，受現(xiàn)有條件的限制，它們的結(jié)構(gòu)大同小異[4]。

目前，國內(nèi)的研究大多為理論性的計算分析、仿真，而針對全電剎車硬件平臺的機(jī)電作動機(jī)構(gòu)的研究不夠深入。民用飛機(jī)電剎車系統(tǒng)的研究屬于工程應(yīng)用型課題，因此，要在這方面盡決減小與國外最高水平的差距，則必須盡快研制出結(jié)構(gòu)合理、功能完整、具有較高傳動效率和良好動特性的機(jī)電作動機(jī)構(gòu)。相信這項工作對我國飛機(jī)全電剎車系統(tǒng)的研究有重要基礎(chǔ)意義。

3.2 電傳作動系統(tǒng)

現(xiàn)在民用飛機(jī)，尤其是大型民機(jī)上己經(jīng)使用的功率電傳作動系統(tǒng)的控制方案主要有如下兩種形式[5]：

（1）電靜液作動器（EHA/EBHA）；

（2）電機(jī)械作動器或稱機(jī)電作動器（EMA）。

1）EHA系統(tǒng)由伺服控制的雙向調(diào)速電機(jī)、定量柱塞泵、作動筒、功率控制器和電控單元組成。含有兩個獨立的能源（傳統(tǒng)的機(jī)載集中液壓源和EHA所需的電源）。其結(jié)構(gòu)原理圖如圖2所示。圖中的主控系統(tǒng)是傳統(tǒng)的閥控電液作動系統(tǒng)，EHA作為備份。

圖2 EHA/EBHA結(jié)構(gòu)原理圖

EHA適合作為一種備份模式/作動器，而非長時間正常工作用。圖3為A380飛機(jī)上方向舵作動器。

圖3 A380飛機(jī)上方向舵作動器

2）EMA由可伺服控制的雙向調(diào)速電動機(jī)、齒輪箱傳動裝置和實現(xiàn)往復(fù)運動的滾珠絲杠機(jī)構(gòu)或齒輪旋轉(zhuǎn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成，其結(jié)構(gòu)原理圖如圖4所示。

近年來，研發(fā)并取得適航證的B787夢想客機(jī)率先在兩側(cè)機(jī)翼中部兩塊擾流板上使用了電機(jī)械作動器。這種設(shè)計：一是波音飛機(jī)一貫的機(jī)械備份設(shè)計的延續(xù)（B747，B777等）；二是經(jīng)過安全性評估。

4 結(jié)束語

我國民機(jī)起落架設(shè)計方法和手段與國外發(fā)達(dá)國家相比尚處于較傳統(tǒng)落后的階段，因此，如何走出中國特色的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的大型閩籍起落架發(fā)展之路是一個必須解決的問題，其基本要點應(yīng)包括抓住綜合學(xué)科結(jié)合設(shè)計為核心 ，利用先進(jìn)的計算機(jī)平臺，立足解決發(fā)展過程中所必須掌握的關(guān)鍵技術(shù)，最終建設(shè)我國自己的起落架研發(fā)設(shè)計平臺。

【參考文獻(xiàn)】

[1]龍江，張鐸.飛機(jī)應(yīng)急放起落架的機(jī)構(gòu)運動可靠性研究[J].機(jī)械強(qiáng)度，2005，27（5）：624-627.

[2]Patrick M.Technology programs for landing gear systems [C]//AIAA/ICAS International Air and Space Symposium and Exposition：The Next 100 Y.Ohio： AIAA/ICAS，2003：1-9.

[3]廖麗娟，賈玉紅.彈性機(jī)體起落架的動態(tài)性能仿真分析[J].航空學(xué)報，2008，29（1）：75-79.

[4]丁斌.飛機(jī)全電剎車系統(tǒng)的機(jī)電作動機(jī)構(gòu)[J].航空制造技術(shù)，2006.

[5]沈磊.民用飛機(jī)電傳飛控作動系統(tǒng)設(shè)計與工程應(yīng)用[J].2012.

[責(zé)任編輯：孫珊珊]

【摘 要】本文通過對比波音和空客系列民用飛機(jī)起落架的設(shè)計特點，闡述了民用飛機(jī)起落架的發(fā)展趨勢及發(fā)展現(xiàn)狀。從而總結(jié)出促進(jìn)民用飛機(jī)起落架發(fā)展所需的關(guān)鍵技術(shù)，并對其發(fā)展進(jìn)行了展望和總結(jié)。

【關(guān)鍵詞】民用飛機(jī)；起落架設(shè)計；關(guān)鍵技術(shù)

1 民用飛機(jī)起落架的發(fā)展趨勢

波音公司和空客公司的一系列機(jī)型代表了大型民用客機(jī)的發(fā)展趨勢。雖然兩個公司的設(shè)計理念和技術(shù)側(cè)重有所不同，但在起落架的設(shè)計上卻采用相同的技術(shù)。波音的787及空客的A380起落架都采用小車式多輪起落，這樣有利于分散輪胎對跑道的壓力要求；采用由電傳控制的起落架操縱方式甚至全電剎車系統(tǒng)，在提高系統(tǒng)可靠性的同時，可以相對減輕飛機(jī)的重量，進(jìn)而使得系統(tǒng)的可靠性得以提高。

大型民機(jī)起落架具有的鮮明技術(shù)特點[1]：

（1）起落架布局復(fù)雜。對于機(jī)身重量大的飛機(jī)，其主起落架都采用多輪多支柱式布局形式。如波音747，空客A380有四個主起落架。這種多倫多支柱式布局的起落架之間相互連通，在緩沖過程中，緩沖系統(tǒng)在某種程度上可以控制各起落架所承受載荷的大小。

（2）起落架的結(jié)構(gòu)尺寸很大，每個起落架的承載大，起落架主要承力構(gòu)件采用大型整體鍛件進(jìn)行制造。波音777的主起落架是現(xiàn)有飛機(jī)中最大的起落架，其主支柱的長度達(dá)3m。

（3）與機(jī)體同壽，是國外民機(jī)對起落架的基本要求。如波音767的起落架壽命為50000起落。波音737已達(dá)到7. 5萬次以上。起落架結(jié)構(gòu)采用高強(qiáng)度鋼整體鍛件，提高了起落架壽命。大型民機(jī)起落架主體材料已經(jīng)用300m鋼整體鍛件制造工藝取代了拼焊結(jié)構(gòu)。

2 民用飛機(jī)起落架的發(fā)展所必須解決的關(guān)鍵技術(shù)

與其他種類的飛機(jī)相比，民機(jī)的設(shè)計更加注重安全性、經(jīng)濟(jì)性、舒適性以及環(huán)境保護(hù)等方面。民用飛機(jī)起落架的發(fā)展必須解決一下幾方面的關(guān)鍵技術(shù)：

1）安全性和可靠性

起落架系統(tǒng)是飛機(jī)起飛著陸階段安全性和可靠性的重要保障。設(shè)計中安全性和可靠性往往比性能指標(biāo)更為重要[2]。為了提高起落架的安全性和可靠性，針對起落架故障模式下的操縱、起落架收起和放下后的自鎖系統(tǒng)等相關(guān)研究亟待突破。

2）經(jīng)濟(jì)性

在保證安全性和舒適性的前提下，降低維護(hù)和修理費用方面，強(qiáng)調(diào)綠色維修無污染，包括健康監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計、綜合診斷與人工智能化技術(shù)等。

3）環(huán)境保護(hù)和舒適性

通過對飛機(jī)的噪音控制和滑行載荷控制可以有效提高飛機(jī)的乘坐舒適性，起落架的設(shè)計與該過程有著密切聯(lián)系。結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)降噪設(shè)計技術(shù)和起落架結(jié)構(gòu)外形與收放策略對噪聲的控制尤為重要。

3 其他關(guān)鍵技術(shù)

3.1 電剎車系統(tǒng)

圖1為Safran公司為B787研制的全電剎車裝置。機(jī)電作動機(jī)構(gòu)是全電剎車系統(tǒng)控制的硬件平臺，其性能在很大程度上決定了系統(tǒng)的性能。從已研制和在研的幾個系統(tǒng)看，受現(xiàn)有條件的限制，它們的結(jié)構(gòu)大同小異[4]。

目前，國內(nèi)的研究大多為理論性的計算分析、仿真，而針對全電剎車硬件平臺的機(jī)電作動機(jī)構(gòu)的研究不夠深入。民用飛機(jī)電剎車系統(tǒng)的研究屬于工程應(yīng)用型課題，因此，要在這方面盡決減小與國外最高水平的差距，則必須盡快研制出結(jié)構(gòu)合理、功能完整、具有較高傳動效率和良好動特性的機(jī)電作動機(jī)構(gòu)。相信這項工作對我國飛機(jī)全電剎車系統(tǒng)的研究有重要基礎(chǔ)意義。

3.2 電傳作動系統(tǒng)

現(xiàn)在民用飛機(jī)，尤其是大型民機(jī)上己經(jīng)使用的功率電傳作動系統(tǒng)的控制方案主要有如下兩種形式[5]：

（1）電靜液作動器（EHA/EBHA）；

（2）電機(jī)械作動器或稱機(jī)電作動器（EMA）。

1）EHA系統(tǒng)由伺服控制的雙向調(diào)速電機(jī)、定量柱塞泵、作動筒、功率控制器和電控單元組成。含有兩個獨立的能源（傳統(tǒng)的機(jī)載集中液壓源和EHA所需的電源）。其結(jié)構(gòu)原理圖如圖2所示。圖中的主控系統(tǒng)是傳統(tǒng)的閥控電液作動系統(tǒng)，EHA作為備份。

圖2 EHA/EBHA結(jié)構(gòu)原理圖

EHA適合作為一種備份模式/作動器，而非長時間正常工作用。圖3為A380飛機(jī)上方向舵作動器。

圖3 A380飛機(jī)上方向舵作動器

2）EMA由可伺服控制的雙向調(diào)速電動機(jī)、齒輪箱傳動裝置和實現(xiàn)往復(fù)運動的滾珠絲杠機(jī)構(gòu)或齒輪旋轉(zhuǎn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成，其結(jié)構(gòu)原理圖如圖4所示。

近年來，研發(fā)并取得適航證的B787夢想客機(jī)率先在兩側(cè)機(jī)翼中部兩塊擾流板上使用了電機(jī)械作動器。這種設(shè)計：一是波音飛機(jī)一貫的機(jī)械備份設(shè)計的延續(xù)（B747，B777等）；二是經(jīng)過安全性評估。

4 結(jié)束語

我國民機(jī)起落架設(shè)計方法和手段與國外發(fā)達(dá)國家相比尚處于較傳統(tǒng)落后的階段，因此，如何走出中國特色的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的大型閩籍起落架發(fā)展之路是一個必須解決的問題，其基本要點應(yīng)包括抓住綜合學(xué)科結(jié)合設(shè)計為核心 ，利用先進(jìn)的計算機(jī)平臺，立足解決發(fā)展過程中所必須掌握的關(guān)鍵技術(shù)，最終建設(shè)我國自己的起落架研發(fā)設(shè)計平臺。

【參考文獻(xiàn)】

[1]龍江，張鐸.飛機(jī)應(yīng)急放起落架的機(jī)構(gòu)運動可靠性研究[J].機(jī)械強(qiáng)度，2005，27（5）：624-627.

[2]Patrick M.Technology programs for landing gear systems [C]//AIAA/ICAS International Air and Space Symposium and Exposition：The Next 100 Y.Ohio： AIAA/ICAS，2003：1-9.

[3]廖麗娟，賈玉紅.彈性機(jī)體起落架的動態(tài)性能仿真分析[J].航空學(xué)報，2008，29（1）：75-79.

[4]丁斌.飛機(jī)全電剎車系統(tǒng)的機(jī)電作動機(jī)構(gòu)[J].航空制造技術(shù)，2006.

[5]沈磊.民用飛機(jī)電傳飛控作動系統(tǒng)設(shè)計與工程應(yīng)用[J].2012.

[責(zé)任編輯：孫珊珊]