王 誠，陸 周

（上海民航職業(yè)技術學院，上海 200232）

1 實訓設備系統(tǒng)組成

在教學中需要演示起落架機械收放動作過程和系統(tǒng)工作原理。此系統(tǒng)不僅可以完成起落架收放過程的演示，還模擬起落架系統(tǒng)里典型液壓故障。國內相關研究有，暴宏志等研究設計出飛機起落架收放液壓系統(tǒng)[1]。

設備由4 個主要子系統(tǒng)構成：機械、液壓、控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。系統(tǒng)有較多的模擬和數(shù)字信號的輸入輸出，同時考慮到設備的可擴展性，本設備以LabView 為測控開發(fā)平臺，工控PC為上位機，配置數(shù)據(jù)采集卡和數(shù)字輸入輸出控制卡等，搭建實訓設備的控制系統(tǒng)。

2 實訓設備系統(tǒng)工作原理

本實訓系統(tǒng)工作原理組成如圖1 所示。

圖1 實訓系統(tǒng)組成

2.1 系統(tǒng)工作原理

控制系統(tǒng)軟件由LabView8.5 為平臺，具有良好的人機交互界面，可設定工作參數(shù)，如：起落架收放速度、液壓泵輸出壓力、流量等。上位機的指令信號經(jīng)放大后發(fā)送給電磁閥，以控制液壓油的方向、流量和工作壓力，驅動液壓做動筒動作，從而實現(xiàn)起落架機械收放運動。液壓系統(tǒng)的狀態(tài)參數(shù)和機械系統(tǒng)的零部件收放位置狀態(tài)通過相應的傳感器反饋到上位機中，軟件實時顯示數(shù)據(jù)。

2.2 收放運動描述

民用飛機起落架都有收放運動，并要求在起落架收上或放下后處于鎖定狀態(tài)的功能，以保證安全[2]。

起落架的工作過程：鎖液壓缸首先觸發(fā)打開起落架上位鎖，接著收放液壓缸驅動機械收放機構產生收放運動，鎖環(huán)觸碰安全鎖鉤后拉動上位鎖鎖定，放下過程反向工作。起落架收起動作過程中，上位鎖機構的鎖定過程如下：收放作動筒驅動機械結構運動，同時鎖環(huán)觸碰上位鎖機構的鎖鉤，然后拉動鎖機構一起運動，最終起落架上鎖，鎖作動筒在此過程中屬于從動狀態(tài)。

設備機械結構部分采用前起落架航材。

2.3 液壓系統(tǒng)設計參數(shù)

液壓動力系統(tǒng)輸出壓力31.8 MPa，系統(tǒng)流量最大值Qmax=38 L/min，起落架收放時間周期6～10 s，時間段內，液壓缸最大工作行程L>720 cm，最大負載65 000 N，工作溫度-50～70 ℃，液壓回油箱的壓力0.15 MPa。

液壓動力系統(tǒng)供壓取決于飛機液壓泵的輸出壓力，液壓動作時間取決于飛機適航標準中要求的起落架收放時間，通過起落架收起狀態(tài)位與放下狀態(tài)位極限位置之間的運動簡圖計算出收放作動筒的最大工作行程。依據(jù)起落架的受力平衡狀態(tài)求解出液壓作動筒的外部載荷。起落架系統(tǒng)液壓原理如圖2所示。

圖2 起落架收放系統(tǒng)液壓原理

電磁溢流活門YV1 的電磁線圈在收到起落架收起信號后導通，液壓油先后經(jīng)過YV1、YV2，流入收放液壓缸，打開下位鎖并拉動起落架至收起；完全收起起落架后，液壓油流入YV4，起落架鎖定。依據(jù)上位鎖開關信號判別起落架收起是否到位；接收起落架放下信號后，液壓主活門、減壓活門、開鎖液壓缸打開，上位鎖打開，然后YV3 接通，壓力油流進放下位缸，同時收起缸回油，放下起落架后，鎖定下位鎖，并檢測起落架是否完全處于收上位，若完全到位，至此起落架收放的完整工作循環(huán)結束。

比例減壓活門遠程控制調節(jié)開鎖壓力，電磁換向閥控制開鎖動作。由于是機械結構鎖，所需驅動力大，因此需要采用液壓力開鎖，觸動開關同時被觸發(fā)，開鎖動作完畢后，柱塞桿收回，或通過機械頂桿在上鎖時復位并觸發(fā)觸動開關。為確保安全可靠，開鎖換向活門的閥芯采用Y 型，若開鎖柱塞不能正常退回，上鎖過程中也能將柱塞頂回復位。

2.4 控制監(jiān)測系統(tǒng)設計

2.4.1 控制檢測系統(tǒng)組成及特點

（1）實驗臺的測控系統(tǒng)由工控機、數(shù)據(jù)采集卡、接口板、傳感器和電磁閥等組成。

（2）系統(tǒng)軟件界面直觀性強，操作方便，交互性好。

（3）控制監(jiān)測系統(tǒng)實現(xiàn)參數(shù)（壓力、流量、轉速、溫度、位置等）的實時監(jiān)測功能。

（4）系統(tǒng)可同時進行16 路模擬信號實驗數(shù)據(jù)的采集和12個電磁閥的控制。

2.4.2 控制監(jiān)測系統(tǒng)的硬件和軟件

（1）系統(tǒng)的硬件設計。主控硬件由工控機和數(shù)據(jù)采集卡組成，采集包括系統(tǒng)壓力、油溫等模擬量的采集，起落架系統(tǒng)收上放下、油泵的啟停等開關量監(jiān)測和輸出。上位機發(fā)送參數(shù)和工作指令，經(jīng)功率放大后驅動電磁液壓元件，液壓系統(tǒng)的各類狀態(tài)可由傳感器采集，數(shù)據(jù)信號傳回上位機并顯示。

（2）軟件系統(tǒng)結構。軟件分為人機交互界面、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、程序控制邏輯4 個模塊。數(shù)據(jù)采集負責監(jiān)測系統(tǒng)狀態(tài)和各參數(shù)的采集；統(tǒng)計所采集的數(shù)據(jù)、對信號進行高低通濾波處理等；通過交互界面、數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)分析功能模塊將有關數(shù)據(jù)輸出給程序控制模塊處理。程序控制模塊與其他3 個模塊相互協(xié)調，管理并處理自定義函數(shù)和程序流程的邏輯控制。軟件流程圖如圖3 所示。

3 結束語

方案采用基于LabVIEW8.5 的虛擬儀器，使得搭建起落架收放系統(tǒng)實訓平臺更簡單、方便。便于實現(xiàn)各子系統(tǒng)的協(xié)調工作，能滿足系統(tǒng)數(shù)據(jù)實時傳輸?shù)男枨?。在組建液壓系統(tǒng)時采用工業(yè)級的液壓元件，可大大降低實訓平臺的研制費用。

硬件系統(tǒng)還預留了大量I/O 端口，可后續(xù)進行功能擴展，例如可通過更改液壓系統(tǒng)、機械結構和軟硬件平臺的情況下，增加飛機襟翼、減速板以及操作舵面的偏轉的演示實驗項目。