胡波濤，鄧凡臣，林亮亮

(中國飛機強度研究所，陜西 西安 710065)

1 引 言

起落架作為飛機實現(xiàn)起飛、著陸功能的主要結(jié)構(gòu)，在飛機設(shè)計與分析中占有非常重要的位置[1]。飛機起落架因受載大，多采用高強度的合金鋼材料，具有疲勞極限高、裂紋檢出概率低、擴展速率高的特點[2]。為保證飛行安全，適航規(guī)章及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)均要求進(jìn)行起落架的地面疲勞試驗[3，4]。

為吸收著陸撞擊過程中的沖擊能量，起落架設(shè)計有緩沖器結(jié)構(gòu)，內(nèi)填充油氣混合物。進(jìn)行地面試驗時，為保持起落架輪軸在規(guī)定的位置，緩沖器內(nèi)全部填充液壓油[5]。以往的起落架疲勞試驗中，對緩沖器的壓縮量設(shè)置一般有兩種方法：一是在整個試驗過程中將行程固定，試驗載荷均轉(zhuǎn)換為在此固定行程下的載荷；二是將試驗分為幾個不同的階段，每個階段設(shè)置一種緩沖器行程[6]。這兩種方法雖然簡單，但未能模擬起落架的真實受載情況。隨著國內(nèi)外飛機設(shè)計水平的發(fā)展以及試驗要求的提高，變行程疲勞試驗逐漸成為主流[7，8]。

這里所說的變行程是要求在疲勞試驗的每個起落中都變化行程，因此不可能手動進(jìn)行，必須由計算機控制，并將變行程控制編入載荷譜中。李衛(wèi)東等在某型飛機前起落架、發(fā)動機組合體試驗中采用了變行程疲勞試驗技術(shù)[9]，通過位控作動筒連接注油器，事先標(biāo)定好每個壓縮行程下對應(yīng)的位控作動筒的位移值，然后將此位移值輸入試驗載荷譜中，試驗時通過控制位控作動筒的位移值對緩沖器支柱進(jìn)行注油和放油，實現(xiàn)了緩沖器行程的增大或減小。這種方法需要經(jīng)常對緩沖器行程和位控作動筒位移值的關(guān)系進(jìn)行標(biāo)定，且要求整個液壓系統(tǒng)中沒有空氣，否則會引起較大誤差。

本文提出了一種自動變行程的方案，在起落架緩沖支柱安裝位移傳感器，可在試驗過程中隨時準(zhǔn)確控制起落架緩沖支柱的壓縮量。對該控制方案的控制效果進(jìn)行了試驗驗證，并應(yīng)用在正式試驗中。

2 變行程原理

本方案采用兩個作動筒推拉的方式對起落架的緩沖器進(jìn)行充油和放油，設(shè)備連接圖如圖1所示?？刂葡到y(tǒng)采用MTS協(xié)調(diào)加載控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)可根據(jù)要求設(shè)置超差、超限、掉電等安全保護(hù)限。作動筒一采用位移控制，位移傳感器安裝于起落架緩沖支柱上，可隨時監(jiān)測緩沖支柱的壓縮量。為節(jié)省成本，將作動筒二改裝作為注油器使用，將作動筒二的有桿腔通過液壓管道與起落架緩沖器連接，無桿腔接回油。

圖1 設(shè)備連接圖

將兩個作動筒水平固定于地面，作動筒活塞桿互相連接。試驗前，先將起落架緩沖支柱充滿油，排出油中的氣體，將緩沖支柱調(diào)整至最大伸長位置，位移傳感器采零。當(dāng)需要壓縮緩沖支柱時，由計算機控制作動筒一推拉作動筒二，從而將緩沖支柱內(nèi)的油液抽進(jìn)作動筒二的油腔內(nèi)。當(dāng)位移傳感器測得壓縮量達(dá)到指令值時，由計算機控制作動筒一停止動作；反之同理。試驗控制原理框圖見圖2。

圖2 控制原理框圖

3 試驗驗證

3.1 試驗概述

為驗證試驗方案的可行性，采用已完成靜力試驗的某型起落架及其夾具對該方案進(jìn)行驗證。

采用倒裝方式將起落架固定在支持夾具上(如圖3所示)，收放作動筒用松緊螺套代替，機輪及輪胎用假輪代替。

試驗設(shè)置2個加載點：1#加載點為圖1中所示的位控作動筒一；2#加載點為起落架的垂向載荷加載點。起落架緩沖器最大結(jié)構(gòu)行程為260mm，位移傳感器量程選擇500mm。2#加載點作動筒選用規(guī)格為100kN的作動筒，測力傳感器選用100kN。

3.2 試驗過程及結(jié)果

起落架緩沖器的初始位置為全伸長狀態(tài)。為使緩沖器可全行程變化，試驗前要保證作動筒二與起落架相連的油腔中的油盡可能地少。

首先將2#加載點位移值調(diào)整至某一狀態(tài)，然后1#加載點進(jìn)行加載、卸載，觀察過程中2#加載點位移值的反饋情況。進(jìn)行了6個行程的試驗，1#、2#加載點的控制結(jié)果如表1所示，包括了緩沖器壓縮量的增加和減小過程。

表1 試驗結(jié)果

這里截取一張試驗過程中控制系統(tǒng)中的載荷-時間曲線，如圖4所示?？梢?，在大部分區(qū)域，反饋值與指令值重合，在載荷加載、卸載過程中，1#點位移反饋值能很好地跟隨指令值。在曲線右部，反饋值與指令值有一穩(wěn)定的差值，是起落架垂向加載裝置的干涉導(dǎo)致。

(a)2#點載荷隨時間變化情況

試驗結(jié)果表明，此方案可以實現(xiàn)起落架緩沖器行程的自動控制，且誤差可以控制在MTS整體控制誤差1%以內(nèi)。另外，此驗證試驗并未像以往試驗?zāi)菢踊ㄙM大量精力排出緩沖支柱內(nèi)的氣體，因而大大節(jié)省了試驗時間，加快了試驗進(jìn)度。

4 結(jié) 論

本文采用兩個作動筒推拉的方法，將位控指令編入控制系統(tǒng)的載荷譜，實現(xiàn)了緩沖器行程的高精度控制，提高了試驗效率，可推廣應(yīng)用于飛機起落架的靜力、疲勞試驗中。