飞机起落架上下位一体锁式收放机构的设计研究

朱晓宁， 李田囡， 钟声

（中航飞机起落架有限责任公司，长沙410200）

1 引 言

起落架锁包括上位锁、下位锁等，它们能否正常工作至关重要。上位锁的功用是将起落架支柱固定在收上位置，承受飞机各飞行情况下的起落架质量载荷；下位锁的功用是将起落架支柱固定在放下位置。如果上位锁卡住，妨碍起落架放下，下位锁上锁失效，起落架不能放下到位，均可使飞机毁坏［1］。本文对一种起落架上下位一体锁式收放机构设计进行研究，就其收放形式、工作原理及其锁撑杆支撑点位的布置和起落架收放角度的函数关系进行设计分析研究，对这种撑杆锁的前期设计提供设计理念的支持。

2 工作原理

图1 起落架上下位一体锁式收放机构简图

起落架上下位一体锁式收放机构如图1 所示。放下状态时，上、下支撑形成一个向下过死点的挠度（CF），上、下锁杆也形成一个向下过死点的挠度（OQ），同时，上、下锁杆之间有止动结构使之不能继续向下运动，在上锁弹簧的作用下，此锁杆机构无法运动而保证起落架下位锁定状态。

收上过程中，开锁作动筒使上、下锁杆克服挠度使起落架收放机构开锁；开锁后，收放作动筒使起落架收起，收放作动筒仅能把起落架收上至上、下锁杆在死点状态，即上、下锁杆成一条直线，在上锁弹簧的作用下，上锁弹簧把上、下撑杆拉过死点，形成与下位上锁状态一样的锁定状态。

起落架放下时同起落架收上状态一样，开锁作动筒收缩使锁杆过死点开锁，收放作动筒仅能把起落架放下至上、下支撑在死点状态，即上、下支撑成一条直线，在上锁弹簧的作用下，上锁弹簧把上、下锁杆拉过死点，形成下位的锁定状态。

3 设计分析研究

3.1 机构简化

图1 中的OQ 挠度是对四连杆机构的死点原理［2］的工程实现，上锁之后的锁杆组件因上锁弹簧的作用保持锁紧状态，因此，对图1 中的结构位置进行理论简化。起落架上下位一体锁式收放机构简化为图2 所示形式。

图2 收放机构简化图

3.2 机构分析

对上下位一体锁的结构形式和运动特性进行分析和研究，得出图3 所示的解析图。

图3 收放机构简析

如图3 所示，A（A′）点为起落架主旋转轴，B 点为起落架支柱上与收放机构的连接轴，D（D′）点为起落架收放机构与机身连接轴，C 点为锁撑杆支撑点，CF 为上下支撑过死点（上、下支撑成一条直线时）的挠度，θ 为起落架收放角度。

根据工程实际，在起落架方案初期，起落架主接口已定，即A（A′）点和D（D′）点已知，同时，设计收放机构时，起落架与收放机构的接口也基本已定，即B 点已知，根据文献［1］第483 页，撑杆锁挠度一般控制在7～14mm 之间,即CF 基本可定，因此对于图3 中各参数可知，A（A′）点、B 点、D（D′）点，CF 已知。

对图形进行分析，图中θ 为起落架收放角度，一般根据飞机的站位和舱体空间来限定在已定范围内，图中F点为上、下支撑分界点C 对BD 的垂足。分析可知，F 点的布置与起落架收起角度有关，因此本文对F 点的位置和起落架收放角度之间的关系进行研究。

为了方便定义F 点的位置，设BF/BD=λ1，则对△BCD 有：

为了方便计算，连接CC′点，分析可知AD 为∠CAC′和∠CDC 的角平分线，在AD 上，设AE/AD＝λ2，则对△ACD 有

设AD/cos（θ/2）＝k，则

对△ABC 有

由式（4）、（5）得：

由式（5）、（6）得：

3.3 方程组求解

由式（1）、（8）得：

由式（2）、（7）得：

设2kABcos（γ-θ/2）=m；2kADcos（θ/2）=n，则联立式（9）、（10）得

解得：

4 结果分析

图4 θ-λ1 对应关系图

根据上述计算结果，针对某型号的具体数据，用MATLAB 软件对上述关系式进行分析［3］，得 出λ1与θ的对应关系如图4所示。

对参数进行分析可得出以下结论：

Ⅰ→Ⅱ段：由于起落架收放角度太小，同时还要达到上下位一体锁的结构形式，在工程上几乎不可能实现；λ1与θ 关系无明显规律，不推荐使用；

Ⅱ→Ⅲ段：λ1随θ 增大呈下降趋势，且改变趋势平缓，说明收放角度越大，F 点应越靠近B 点才能实现，即收放角度越大，下撑杆越短；同时，在收放机构设计时应考虑收放机构的承载能力，F 点也直接影响收放机构的承载能力，因此在设计时，若将F 的最佳承载位置控制在一定范围内时，起落架的收放角度也会控制在一定范围内，届时可通过飞机具体情况权衡最佳布局。

Ⅲ→Ⅳ段：λ1逐渐趋于0，即收放角度过大时，下撑杆BF 过短，承载能力大幅下降，同时过短的支撑工程上也无法实现；设计时可采用数据少，不推荐选用。

5 结 语

在设计类似上下位一体锁形式的撑杆收放机构时，根据起落架的实际特征、收放角度、收藏空间及受力情况等，结合本文内容，可快速确定机构在何种布局下能满足起落架设计要求。

［1］ 飞机设计手册总编委会.飞机设计手册，第14 卷［M］.北京：航空工业出版社，2002：466，483.

［2］ 黄锡恺，郑文维.机械原理［M］.北京：高等教育出版社，1984：214.

［3］ 周建兴，岂兴明，矫津毅，等.MATLAB 从入门到精通［M］.北京：人民邮电出版社，2008：194.