基于LabView的飞机起落架收放实训设备设计

王 诚，陆 周

（上海民航职业技术学院，上海 200232）

1 实训设备系统组成

在教学中需要演示起落架机械收放动作过程和系统工作原理。此系统不仅可以完成起落架收放过程的演示，还模拟起落架系统里典型液压故障。国内相关研究有，暴宏志等研究设计出飞机起落架收放液压系统[1]。

设备由4 个主要子系统构成：机械、液压、控制和数据采集系统。系统有较多的模拟和数字信号的输入输出，同时考虑到设备的可扩展性，本设备以LabView 为测控开发平台，工控PC为上位机，配置数据采集卡和数字输入输出控制卡等，搭建实训设备的控制系统。

2 实训设备系统工作原理

本实训系统工作原理组成如图1 所示。

图1 实训系统组成

2.1 系统工作原理

控制系统软件由LabView8.5 为平台，具有良好的人机交互界面，可设定工作参数，如：起落架收放速度、液压泵输出压力、流量等。上位机的指令信号经放大后发送给电磁阀，以控制液压油的方向、流量和工作压力，驱动液压做动筒动作，从而实现起落架机械收放运动。液压系统的状态参数和机械系统的零部件收放位置状态通过相应的传感器反馈到上位机中，软件实时显示数据。

2.2 收放运动描述

民用飞机起落架都有收放运动，并要求在起落架收上或放下后处于锁定状态的功能，以保证安全[2]。

起落架的工作过程：锁液压缸首先触发打开起落架上位锁，接着收放液压缸驱动机械收放机构产生收放运动，锁环触碰安全锁钩后拉动上位锁锁定，放下过程反向工作。起落架收起动作过程中，上位锁机构的锁定过程如下：收放作动筒驱动机械结构运动，同时锁环触碰上位锁机构的锁钩，然后拉动锁机构一起运动，最终起落架上锁，锁作动筒在此过程中属于从动状态。

设备机械结构部分采用前起落架航材。

2.3 液压系统设计参数

液压动力系统输出压力31.8 MPa，系统流量最大值Qmax=38 L/min，起落架收放时间周期6～10 s，时间段内，液压缸最大工作行程L>720 cm，最大负载65 000 N，工作温度-50～70 ℃，液压回油箱的压力0.15 MPa。

液压动力系统供压取决于飞机液压泵的输出压力，液压动作时间取决于飞机适航标准中要求的起落架收放时间，通过起落架收起状态位与放下状态位极限位置之间的运动简图计算出收放作动筒的最大工作行程。依据起落架的受力平衡状态求解出液压作动筒的外部载荷。起落架系统液压原理如图2所示。

图2 起落架收放系统液压原理

电磁溢流活门YV1 的电磁线圈在收到起落架收起信号后导通，液压油先后经过YV1、YV2，流入收放液压缸，打开下位锁并拉动起落架至收起；完全收起起落架后，液压油流入YV4，起落架锁定。依据上位锁开关信号判别起落架收起是否到位；接收起落架放下信号后，液压主活门、减压活门、开锁液压缸打开，上位锁打开，然后YV3 接通，压力油流进放下位缸，同时收起缸回油，放下起落架后，锁定下位锁，并检测起落架是否完全处于收上位，若完全到位，至此起落架收放的完整工作循环结束。

比例减压活门远程控制调节开锁压力，电磁换向阀控制开锁动作。由于是机械结构锁，所需驱动力大，因此需要采用液压力开锁，触动开关同时被触发，开锁动作完毕后，柱塞杆收回，或通过机械顶杆在上锁时复位并触发触动开关。为确保安全可靠，开锁换向活门的阀芯采用Y 型，若开锁柱塞不能正常退回，上锁过程中也能将柱塞顶回复位。

2.4 控制监测系统设计

2.4.1 控制检测系统组成及特点

（1）实验台的测控系统由工控机、数据采集卡、接口板、传感器和电磁阀等组成。

（2）系统软件界面直观性强，操作方便，交互性好。

（3）控制监测系统实现参数（压力、流量、转速、温度、位置等）的实时监测功能。

（4）系统可同时进行16 路模拟信号实验数据的采集和12个电磁阀的控制。

2.4.2 控制监测系统的硬件和软件

（1）系统的硬件设计。主控硬件由工控机和数据采集卡组成，采集包括系统压力、油温等模拟量的采集，起落架系统收上放下、油泵的启停等开关量监测和输出。上位机发送参数和工作指令，经功率放大后驱动电磁液压元件，液压系统的各类状态可由传感器采集，数据信号传回上位机并显示。

（2）软件系统结构。软件分为人机交互界面、数据采集、数据分析、程序控制逻辑4 个模块。数据采集负责监测系统状态和各参数的采集；统计所采集的数据、对信号进行高低通滤波处理等；通过交互界面、数据采集和数据分析功能模块将有关数据输出给程序控制模块处理。程序控制模块与其他3 个模块相互协调，管理并处理自定义函数和程序流程的逻辑控制。软件流程图如图3 所示。

3 结束语

方案采用基于LabVIEW8.5 的虚拟仪器，使得搭建起落架收放系统实训平台更简单、方便。便于实现各子系统的协调工作，能满足系统数据实时传输的需求。在组建液压系统时采用工业级的液压元件，可大大降低实训平台的研制费用。

硬件系统还预留了大量I/O 端口，可后续进行功能扩展，例如可通过更改液压系统、机械结构和软硬件平台的情况下，增加飞机襟翼、减速板以及操作舵面的偏转的演示实验项目。