直升机起落架转向与对中机构耐久性试验装置的研制及应用

章 剑，董泽峰，廖良全，余士品

(1.中国直升机设计研究所，江西景德镇 330001;2.天津科技大学，天津 300222)

0 引言

转向与对中机构是直升机起落架的一个关键部件，承担着直升机滑行转向、停机拐弯、飞行上锁和着陆前解锁等重要功能。目前国内外直升机转向一般有两种方式:一种以一点为固定点即刹车，其余点运动来达到转向功能;另一种是前/尾起落架带有转向功能，在飞行过程中能够自动对中上锁，滑跑降落前能够自动解锁。例如俄罗斯研制的卡27直升机、波音公司研制的CH-47“支奴干”重型运输直升机等采用的均是第一种方式;欧美等西方发达国家研制的武装直升机通常采用的是三点式布局，前/尾起落架设计具有转向与对中的功能，如美国的AH-64“阿帕奇”、UH-60“黑鹰”直升机及欧洲的“虎”式直升机等。直升机在滑行转向、空中飞行时对前/尾起落架转向与对中机构的灵活性、可靠性及稳定性提出了极高的要求。如果前/尾起落架转向与对中机构滑行时转向不够灵活，飞行时自动对中机构不能准确对中导致液压锁无法正常上锁，同时旋翼产生的侧向气流冲击前/尾起落架机轮使直升机横滚载荷变大，都将影响飞行员驾驶。起落架转向与对中机构的可靠性、稳定性直接关系着直升机的飞行与着陆安全。

因此，对直升机起落架转向与对中机构进行耐久性试验来验证其可靠性与稳定性是唯一的方法与手段，同时为带有转向与对中机构的起落架确定其首翻修期提供重要的科学依据，大大提高了直升机的安全性与可靠性。

1 设计依据

现代直升机的新型尾起落架具有转向和空中飞行自动对中功能，为了验证新设计起落架的转向与对中机构的可靠性及稳定性，准确确定其首翻修期，必须进行耐久性试验验证考核。试验过程中需精确控制起落架转动机构的转动角度，测量转动力矩、结构应变并实时监控启动载荷等参数。

2 结构原理

目前，西方发达国家对直升机起落架转向与对中机构耐久性试验技术的研究也处于探索阶段，如法国欧洲直升机公司、美国西科斯基公司等知名直升机公司也处于刚起步研究阶段，而国内在这一领域还从未开展过研究。针对装置研制要以满足“大转角、大扭矩、高控制精度”的试验要求为总体设计思想，重点要突破旋转角度精确控制、大扭矩控制及启动载荷实时监测等关键技术。直升机起落架转向与对中机构耐久性试验装置以液压泵站为试验动力，依靠吊篮及配重的自身重力来模拟起落架承受的机身重量，转向机构与机轮系统随同摆动平台一起转动模拟直升机滑行转向、拐弯。摆动平台在一定角度内可以自由设定;吊篮、起落架随同起吊装置向上运动时机轮脱离摆动平台上表面，可以对起落架的对中机构进行考核。起落架转向与对中机构耐久性试验装置设计原理示意图见图1。

图1 装置设计原理示意图

3 系统组成

直升机起落架转向与对中机构耐久性试验装置主要由承力框架、吊篮、导轨、起吊及释放装置、摆动平台、测控系统、起落架安装夹具、起落架试验件、配重、测量传感器及液压动力源等组成。

吊篮采用框架内吊篮设计，吊篮通过滑轮沿导轨垂直移动，调整吊篮上的配重量来模拟起落架在机身分布所受的垂向载荷。框架上的四根导向滑轨表面镀硬铬，最大程度地减少与吊篮滑轮之间的摩擦。采用CATIA软件优化吊篮结构设计，使吊篮在最小重量下具有最大强度和刚度，吊篮内部具有一定空间可以增加配重。吊篮设计图见图2所示。

摆动平台是牵引机轮转向的重要机构，集转向角度控制测量、扭矩测量、功能计数、存储记忆、启动载荷测量实时监控为一体，是整个装置中最核心的部位。摆动平台由旋转平面、滑轨、摆动缸、载荷传感器、扭矩传感器、角位移传感器、数据采集分析控制器及安全报警系统等组成。整个装置数据集中传输至数据处理中心进行处理分析，采用综合试验参数显示系统呈现在试验管理者面前。数据处理分析软件设计采用基于WindowsXP操作系统下的人机友好界面思想设计，便于试验管理和数据文件管理。

图2 吊篮结构设计图

图3 摆动平台结构设计图

图4 数据处理分析综合处理系统图

4 工程型号应用

直升机起落架转向与对中机构耐久性试验装置研制成功后，进行了所有参数性能检测，摆动平台的转动角度的精度控制对整个装置将起到决定作用，同时也是此装置的关键技术之一。装置经鉴定测试和计量中心检测后完全达到了设计性能指标，可以投入到实际工程型号试验中去，装置摆动角度测试数据见表1。

直升机起落架转向与对中机构耐久性试验装置应用于某型号尾起落架转向与对中机构耐久性试验，成功完成了试验，达到了耐久性试验考核目的。整个试验过程中起落架转向角度得到了精确控制，做到了启动载荷实时监控。利用直升机起落架转向与对中机构耐久性试验装置使得试验效率得到了很大的提高，为验证起落架转向与对中机构的可靠性提供了强有力的技术保障。

表1 装置摆动角度测试数据

5 结论

起落架转向与对中机构耐久性试验需要研制专项试验设备。国内在这一研究领域还属空白，无现成的设备拿来即可使用;先进发达的欧美等国家同类试验装置的研究也刚处于起步阶段。直升机起落架转向与对中机构耐久性试验装置的研制，确定了新设计的起落架转向与对中机构的可靠性、稳定性及其首翻期，该装置具有以下特点:

1)可真实模拟起落架转向与对中机构飞行、滑跑转向等使用工况;

2)装置功能集成度高，采用了综合的试验数据分析处理及显示功能;

3)具有大转角、大扭矩、高控制精度及启动载荷实时监控等能力;

4)性能稳定可靠，效率高，极大地缩短了试验周期，提高了工作效率。

6 结束语

直升机起落架转向与对中机构耐久性试验装置经过多个直升机型号的试验应用，设备运行稳定、可靠，极大地提高了试验效率和质量，完全达到了设计要求，能够满足直升机型号研制的试验需求。装置研制中的关键设计技术及巧妙设计方法，对于以后同类试验装置的研制具有很大的参考价值。

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［6］张晓谷.直升机动力学设计［M］.北京:航空工业出版社，1995.

［7］章 剑.某型机尾起落架转向与对中机构耐久性试验报告［R］.602 所报告，2010.6.

［8］章 剑，廖良全，赵 卓.专利技术交底请求书［Z］.602所.2011.