某型飛機(jī)起落架雙位插銷式下位鎖設(shè)計(jì)

徐達(dá)生，李志愿，龍 浩

（中航工業(yè)起落架有限責(zé)任公司，湖南 長(zhǎng)沙410200）

0 引言

起落架鎖有上位鎖、下位鎖、艙門鎖等。它們的正常工作非常重要，如果上位鎖或艙門鎖卡住，妨礙起落架放下；如果下位鎖失效，起落架就不能放下到位，這兩種情況均可能導(dǎo)致嚴(yán)重的飛行事故[1]。同時(shí)起落架鎖到位信號(hào)的指示也非常重要，它告訴飛行起落架是否安全放下并上鎖等狀態(tài)。下位鎖的功用是將起落架支柱固定在放下位置，保證飛機(jī)著陸、地面滑行、起飛及停機(jī)時(shí)的安全[2]。

起落架下位鎖有很多種形式，有撐桿鎖、作動(dòng)筒內(nèi)置鎖、鉤環(huán)鎖等等[3]，這些鎖本身可承受一定的載荷。本文介紹一種可承大載荷，特別是承受飛機(jī)著陸時(shí)地面?zhèn)鬟f給起落架的扭矩的雙位插銷式下位鎖。

1 雙銷下位鎖的方案設(shè)計(jì)

1.1基本組成和原理

起落架雙位插銷式下位鎖主要由鎖殼、鎖作動(dòng)筒、導(dǎo)向片、彈簧、限位銷、協(xié)調(diào)活門、傳感器等組成，結(jié)構(gòu)關(guān)系如圖1所示。

圖1 下位鎖組成圖

鎖殼為高強(qiáng)結(jié)構(gòu)鋼整體鍛件制成，與機(jī)體通過角上的螺栓連接。鎖殼上開有與鎖銷配合的兩個(gè)鎖銷孔，下位鎖上鎖狀態(tài)時(shí)鎖銷完全插入殼體鎖銷孔內(nèi)，殼體內(nèi)布置有兩個(gè)導(dǎo)向片，導(dǎo)向片上各安裝有扭簧，用于鎖銷提起后擋住鎖銷孔，防止鎖銷在彈簧的作用下下落，并起到上鎖時(shí)鎖臂引導(dǎo)作用。

1.2工作方式

如圖2所示，A、B、C點(diǎn)位為起落架的上部支撐點(diǎn)，F(xiàn)，G為下位鎖兩鎖銷的連接點(diǎn)。起落架下到位并上鎖時(shí)，兩個(gè)鎖銷方向垂直向下，與起落架外筒平行，直接承受起落架上傳的側(cè)向和航向載荷。地面?zhèn)鬟f給起落架的扭矩會(huì)在下位鎖F、G點(diǎn)上形成一對(duì)大小相等方向相反的力偶。因而該下位鎖在飛機(jī)著陸、滑行、停機(jī)、起飛過程中承受航向力、側(cè)向力及地面?zhèn)鬟f給起落架的扭矩。

圖2 下位鎖工作圖

1.3總體設(shè)計(jì)

該鎖的基本結(jié)構(gòu)原理如圖3所示，當(dāng)起落架放下時(shí)，收放控制系統(tǒng)給轉(zhuǎn)換活門發(fā)出指令，液壓油進(jìn)入收放作動(dòng)筒有桿腔和下位鎖協(xié)調(diào)活門，收放作動(dòng)筒活塞桿收縮，外筒在收放機(jī)構(gòu)的帶動(dòng)下向機(jī)身外下側(cè)旋轉(zhuǎn)，當(dāng)固接在外筒上的鎖臂插入下位鎖孔內(nèi)時(shí)觸壓導(dǎo)向片，導(dǎo)向片壓縮復(fù)位彈簧并轉(zhuǎn)動(dòng)，達(dá)到鎖殼上鎖銷孔全開狀態(tài)時(shí)，導(dǎo)向片觸壓協(xié)調(diào)活門動(dòng)作，液壓油通過協(xié)調(diào)活門進(jìn)入兩下位鎖作動(dòng)筒上鎖腔（上腔），開鎖腔（下腔）回油，在液壓作用下兩下位鎖作動(dòng)筒內(nèi)的鎖銷伸出，直至鎖銷下移完全插入鎖臂孔內(nèi)，到達(dá)鎖定位置時(shí)固定在鎖銷上的靶標(biāo)接觸到位傳感器，發(fā)出下位鎖定信號(hào)，液壓系統(tǒng)卸壓，上鎖完成。起落架收上時(shí)，收放控制系統(tǒng)給轉(zhuǎn)換活門發(fā)出指令，液壓油進(jìn)入兩下位鎖作動(dòng)筒的開鎖腔（下腔）和開鎖作動(dòng)筒上部的協(xié)調(diào)活門，鎖作動(dòng)筒上鎖腔（上腔）回油，液壓推動(dòng)兩鎖銷上移，上移至拔出鎖臂，當(dāng)鎖作動(dòng)筒內(nèi)活塞上移到達(dá)開鎖位置時(shí)，作動(dòng)筒內(nèi)活塞觸動(dòng)上部安裝的協(xié)調(diào)活門觸頭，協(xié)調(diào)活門動(dòng)作，油路與收放作動(dòng)筒收起腔連接，此時(shí)，鎖銷已完全從鎖臂內(nèi)拔出，收放作動(dòng)筒動(dòng)作，起落架在收放機(jī)構(gòu)的帶動(dòng)下向機(jī)身內(nèi)上側(cè)旋轉(zhuǎn)，同時(shí)擋塊在扭簧的作用下復(fù)位并擋住殼體上鎖銷孔，起落架收上后，系統(tǒng)卸壓。

圖3 下位鎖基本結(jié)構(gòu)圖

殼體內(nèi)布置有兩個(gè)導(dǎo)向片，導(dǎo)向片如圖4所示，導(dǎo)向片上各安裝有扭簧，起下位鎖開鎖后復(fù)位作用，導(dǎo)向片的平面A為協(xié)調(diào)活門1的靶標(biāo)平面；平面B用于鎖銷提起后擋住鎖銷孔，防止鎖銷在重力的作用下意外下落；導(dǎo)向片重要的作用是在起到鎖臂引導(dǎo)作用，使鎖臂的孔基本對(duì)準(zhǔn)鎖殼上的鎖孔。

圖4 導(dǎo)向片簡(jiǎn)圖

2 雙銷下位鎖的詳細(xì)設(shè)計(jì)

2.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

下位鎖結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)難點(diǎn)在于怎么將鎖銷可靠的插入鎖臂上的鎖孔內(nèi)。通過合理設(shè)計(jì)上部接頭和收放機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)副之間的配合，控制收放機(jī)構(gòu)和上部接頭轉(zhuǎn)動(dòng)副配合面之間的間隙，保證起落架放下后的位置可控。初步設(shè)定起落架放下位置輪軸處中心點(diǎn)相對(duì)于航向偏離在±3 mm內(nèi)，相對(duì)于側(cè)向偏離在±3 mm內(nèi)。再者在鎖殼內(nèi)設(shè)置支臂導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，如圖5所示，在擋塊上設(shè)置導(dǎo)向面，擋塊后設(shè)置擋銷，形成導(dǎo)向三角，根據(jù)支臂可能的最大偏離設(shè)置導(dǎo)向片與限位銷的理論距離1.5 mm，這樣支臂的基本偏離可以得到有效控制（±1.5 mm內(nèi)）。

圖5 下位鎖導(dǎo)向結(jié)構(gòu)示意圖

根據(jù)上述分析得到的鎖臂上鎖孔與鎖殼上鎖孔偏離的距離值，確定鎖銷上的導(dǎo)向長(zhǎng)度≥3 mm.根據(jù)鎖孔直徑、配合長(zhǎng)度和限定的擺動(dòng)角度，現(xiàn)初步設(shè)定鎖銷的導(dǎo)向錐部分長(zhǎng)度為20 mm，導(dǎo)錐角度為10°，如圖6所示。合理設(shè)置鎖銷和鎖孔之間的插入間隙，間隙越小，插銷鎖受力越好，經(jīng)初步計(jì)算，鎖銷和鎖孔之間的間隙控制在0.3 mm之內(nèi)。

圖6 鎖銷結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

2.2系統(tǒng)工作流程設(shè)計(jì)

當(dāng)起落架放下到下到位時(shí)，導(dǎo)向片上的靶標(biāo)頂住協(xié)調(diào)活門1，開始執(zhí)行放下，當(dāng)鎖銷上的靶標(biāo)頂住傳感器時(shí)，下位鎖上鎖完成。開鎖時(shí)，下位鎖作動(dòng)筒先通壓收起落架，當(dāng)鎖銷平面同時(shí)頂住協(xié)調(diào)活門2、協(xié)調(diào)活門3時(shí)，下位鎖開鎖完成。執(zhí)行收起落架。下位鎖上鎖、開鎖流程圖如圖7所示。下位鎖實(shí)物圖如圖8所示。

圖7 下位鎖系統(tǒng)工作原理圖

圖8 下位鎖實(shí)物圖

該系統(tǒng)目前已在某水陸兩棲飛機(jī)上裝機(jī)驗(yàn)證，系統(tǒng)工作正常，信號(hào)傳輸穩(wěn)定、可靠。

3 結(jié)束語

本文敘述某新型雙銷下位鎖原理、總體及詳細(xì)結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，該雙位插銷下位鎖通過兩個(gè)鎖銷固定起落架可承受航向、側(cè)向載荷及地面上傳的扭矩，該設(shè)計(jì)滿足使用要求。同時(shí)具有結(jié)構(gòu)新穎、系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理簡(jiǎn)單可靠等優(yōu)點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]《飛機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》總編委會(huì).飛機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)第12冊(cè)-飛機(jī)控制系統(tǒng)與液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].北京：航空工業(yè)出版社，2002.

[2]《飛機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》總編委會(huì).飛機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)第14冊(cè)-起飛著陸系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].北京：航空工業(yè)出版社，2002.

[3]諾曼斯柯里.飛機(jī)起落架設(shè)計(jì)原理和實(shí)踐[M].北京：航空工業(yè)出版社，1990.