飞机起落架收放系统分析

中 国 矿 业 大 学机电控制课程论文论文题目： 飞机起落架收放系统分析 姓 名 区 炳 根 班 级 机自0810班 学 号 03081154 学 期 10-11学年第二学期 指导老师 成 绩 2011年7月飞机起落架收放系统分析班级：机自0810班 姓名：区炳根 学号：03081154摘要：飞机起落架的基本作用，结构分析，并以波音系列飞机为例，分析起落架收放液压系统结构，并进行仿真分析得到起落架的收放过程的作动筒压力，流量参数做参照，在现场中运用测得的数据与参考数据做对比，从而进行故障排除。关键词：起落架 收放系统 液压 故障分析 0引言近年来，随着飞机制造技术的提高，飞机的安全性也得到更好的保障，但是仍然还是有飞机失事，对于人民的人身安全和财产造成不小的损失，据统计，飞机失事有30 的概率是有飞机起落架出故障而引起的，为了不断增强飞机起落架系统的可靠性、安全性和有效性，保证飞机的正常飞行，因此必须对飞机起落架液压系统进行合理设计。飞机起落架液压系统是飞机的一个至关重要的组成部分，在飞机着陆及地面滑跑过程中起着举足轻重的作用。概括起来，起落架的主要作用有以下四个：1）承受飞机在地面停放、滑行、起飞着陆滑跑时的重力；2）承受、消耗和吸收飞机在着陆与地而运动时的撞击和颠簸能量；3）滑跑与滑行时的制动；4）滑跑与滑行时操纵飞机。本论文运用液压传动技术的基础知识，以波音飞机起落架液压系统为例，主要分析起落架的收缩和放下过程收放系统的工作状态，以及对常见故障的分析。1飞机起落架收放系统的要求起落架收放机构通常采用高压液压油作为动力。对收放系统的要求是：收放起落架所需要的时间应符合要求；保证起落架在收上和放下时都能可靠地锁住，并能使飞行员了解起落架收放情况。收放机构必须协调工作，使起落架收放、锁和舱门等能按一定的顺序工作。2起落架收放系统的主要部件及工作过程2.1起落架收放系统主要部件如图一所示为波音飞机前主起落架的收放系统图，主要部件有收放作动液压缸，锁作动液压缸，锁定机构。前起落架收放作动筒锁机构锁作动筒放下并锁好传动过程中收上并锁好图一起落架收放控制手柄手柄锁超控手柄手柄锁继电器手柄锁机构操纵钢索齿板如图二，起落架控制系统通过机械式手柄等操纵器件带动钢索或连杆机构打开液压阀进行控制。起落架液压能源系统包括液压系统A、液压系统B及备用液压系统，液压系统额定工作压力为20.685MPa（主起落架）。起落架正常收放时，操纵机械手柄通过扇形轮及钢索打开液压选择阀油路控制起落架的收放，收放手柄有“收上”、“放下”和“断开”3个位置；正常收放由液压系统A供压，收起落架时如液压系统A有故障，系统自动转换到液压系统B供压；应急放下系统采用机械手柄带动钢索打开起落架上位锁，依靠重力和气动力放下起落架，前起落架和左、右主起落架分别对应3个应急放机械手柄；系统中设置有接近传感器控制盒，处理起落架相关位置信息。图二起落架位置信号主要有电气信号、机械指示信号和音响警告信号。电气信号电气信号是利用指示灯来指示起落架的位置的。不同的飞机其电气信号也有所不同。但一般的情况是：绿灯亮时表示起落架放下锁好；红灯亮表示起落架收放控制手柄的位置和起落架的位置不一致。音响警告信号为了提醒飞行员在着陆前放下起落架，飞机上一般都有着陆放起落架的警告设备。由于着陆前要放襟翼、收油门，所以警告信号往往与襟翼放出角度或油门杆角度相互关联。飞机在放下襟翼到一定角度后，若飞行员还没有放下起落架，仪表板上就有一个红色警告灯亮；当油门杆收到一定位置时，若起落架尚未放下，即自动接通警告喇叭。机械指示信号通常由指示杆、钢索和弹簧组成。指示杆由起落架通过钢索带动。起落架收起，指示杆缩进机翼或机身内；起落架放下，指示杆伸出。有些飞机用带刻度的机械指示器代替指示杆。指示器装在座舱内，起落架收放时，它随之指示出起落架所处的位置。机械指示信号大多仅用于小型及老式飞机。2.2起落架收放系统工作过程如图3,在飞机着陆时放下起落架的工作过程是:飞行员将起落架开关置于放下位置,电磁阀8右端电磁铁通电,将高压油接通到放下管路. 高压油首先进入开锁作动筒9的无杆腔，推动活塞向左运动，使起落架的锁钩打开，开锁后活塞将中间油路打开，高压油就通过开锁作动筒9和液压锁10进入前起落架收放作动筒11的无杆腔，推动活塞放下前起落架。同时，开锁作动筒9和起落架作动筒11的有杆腔里的工作油液，经过电磁阀8回到油箱。由于在起落架放下时，在液压力、重力和气动力的共同作用下，使其放下速度较快，作动筒活塞运动到终点时容易与外筒发生碰撞，因此在作动筒出口设置一个单向节流阀12， 使油液流出作动筒时有较大的液阻，从而减少起落架放下速度和撞击。当飞机起飞后要收起起落架的工作过程是：飞机员将起落架收放开关置于收起位置，电磁阀8 左端电磁铁通电，高压油一方面进入开锁作动筒9的油杆腔推动活塞使锁钩复位，同时进入作动筒11的有杆腔使起落架收起，作动筒11无杆腔回油依次经过液压锁10（此时高压油把液压锁打开）、单向阀14、电磁阀8回到油箱。2.3正常工作时起落架收放系统仿真结果图四，图五，为基于图三的前起落架液压系统原理图的AMESim仿真结果。从图四的结果可以看出，在收放系统正常工作的过程中，下放动作持续约9秒，作动筒无杆腔在下放前压力维持在9MPa左右，作动筒动作时压力下降到8MPa，流量增大到12L/min。9秒后，下放结束，作动筒流量回到0L/min，无杆腔压力上升到16MPa，起落架起支撑作用。 从图五中可看出，系统压力设定在16MPa，泵为变量泵，在下放过程中提供最大流量12L/min，其余非动作时间一直维持在0L/min。 从这两幅图中，容易得出起落架的故障检测可从作动筒的筒内压力，泵的流量，输出压力进行监控，在现场中根据故障的现象，选取测点，便可判断出故障范围，故障部件，及时进行排障处理。下面将针对一些常见故障，应用对液压系统的压力检测进行的故障排除介绍。3起落架收放系统常见故障现象及分析3.1某个起落架不能正常工作 这时应先检查收放管路上的隔离活门（如果有的话）是否打开，隔离活门未打开将使系统不能正常工作：然后在检查起落架上的地面安全锁销，如果未拔除，也会影响系统不能正常工作。如果隔离活门已经打开，地面锁销也已拔除，而故障存在，这说明可能是液压收放系统出现问题，接下来可以对液压管路进行检查2。卸除系统压力，将压力表装在放下锁作动器的开锁端然后接通液压系统检查该压力表上的读数是否和驾驶舱内液压系统的压力一致（一般允许相差100PSI）如果不一致应检查管路上的发热区域，这是由于某些单向活门堵塞而引起的，找到后，检查放下锁上游的单向活门是否堵塞。如果是单向活门出现问题，应更换单向活门。如果压力一致(或压差在100 PSI此处3 000 PSI=21 MPa)，检查液压压力到达的作动器，如果作动器故障，则更换作动器。如果不是作动器故障，检查到作动器的液压管路是否有堵塞或扭曲的情况，如果有，则应冲洗或更换该管路。如未发现上述原因基本上可以认定故障出在起落架液压组件上，检查液压组件，有问题则更换该液压组件。3.2某个主起落架能够收上但不能放下 这说明液压管路及附件是正常的，故障应在收上锁的开锁装置上，卸除系统压力，将一个压力表装在收上锁作动器的开锁端，然后接通液压系统，检查该压力表上的读数是否和驾驶舱内液压系统的压力一致(一般允许相差100 PSI)3。如果不一致，应检查管路上的发热区域，这是由于某些单向活门堵塞而引起的，找到后，检查收上锁上游的单向活门是否堵塞。如果压力一致(或压差在100 PSI内)，要更换到液压组件管路上的单向活门。3.3某一起落架到上锁位置时载荷过大 检查作动器行程的最后阶段工作速度的降低量。如果工作速度比正常增加了，说明系统内部混入空气，由于空气的压缩使作动器到达最后行程的缓冲性能减弱了，应该给作动器排气；如果工作速度没有变化，说明作动器有问题，应更换作动器。3.4两个主起落架收上和放出的速度都非常慢 应检查选择活门控制连杆的连接情况，如果连接有问题，应根据维护手册调节该连杆，如果没有问题应检查选择活门下游的管路，如果管路也正常，应更换选择活门。如果管路有问题，应根据实际的情况冲洗或更换该管路。3.5某一主起落架收上正常而放出缓慢 更换有问题的主起落架的作动器。接通液压系统压力，如果系统能够正常工作，应该采用调节过阻尼活门定中弹簧的作动器，如果故障现象依然存在，那么这可能是由于到主起落架作动器上的液压管路堵塞或扭曲了，检查该管路，如果有问题，要根据实际情况冲洗或更换管路。3.6一个主起落架收上和放出的速度都非常慢 这一种故障和刚才谈到的2个主起落架收上和放出的速度都非常慢的故障不一样，因为2个主起落架的液压控制回路是相同的，单一起落架收放速度慢最大的原因应该是该起落架存在机械阻力，这时应检查转动连杆轴承和侧撑杆铰接点是否损坏，如果损坏应更换损坏部分或更换轴承。3.7起落架在放下锁定位故障 在收上管路上接通3 000 PSI的压力，在放下管路上接通5OPSI的压力，如果仍不能将起落架收起，应更换锁作动器，如果故障仍不能排除，这可能是由于到主起落架作动器上的液压管路堵塞或扭曲了，检查该管路，如果有问题，要根据实际情况冲洗或更换管路。3.8起落架在收上锁定位故障 这种情况应检查收上锁作动器上的压力。如果压力不正常，应更换收上锁作动器；如果压力正常，应检查作用在液压组件上的压力。如果压力不正常，应更换液压组件上的单向节流活门；如果压力正常，则最大的可能就是液压管路堵塞或扭曲了，检查该管路，如果有问题，要根据实际情况冲洗或更换管路。4结束语 本文通过对波音系列飞机起落架的作用，结构分析，下放时液压系统的仿真，了解到起落架的工作过程的一些压力，流量参数。现场排除故障时，可以通过测得这些参数，与仿真的结果进行对比，结合故障现象，能尽快地确定故障部件，得出故障排除方案，提高效率。参考文献1Boeing CompanyBoeing737-300 Aircaft Maintenance Manual ZBoeing Company，20002Anton H HFluid Power Troubleshooting MMarce DekkerInc，1995.3李玉琳液压元件与系统设计 M北京：北京航空航天大学出版社1999.4王旭东. B737300型飞机主起落架收放系统故障分析 天津：中国民航学院学报，2004.5吴亚峰. 基于AMESim的飞机液压仿真技术的应用研究 西安：沈阳工业大学学报，2007.6 宋静波. 飞机构造基础 北京：航空工业出版社. 2004.