飞机起落架静强度试验技术
介绍了飞机起落架静强度试验的方案。起落架结构静强度试验载荷工况多，载荷大，要求试验件的支持状态、载荷都尽可能地符合真实情况。本文从试验安装、加载系统、夹具设计、设备与控制等方面进行了详细的方案论证。实践表明，该试验方案科学合理，可有效解决起落架静强度试验中存在的问题。
标签：起落架；静强度试验；试验方案
1 引言
起落架是飞机在地面停放、滑行、起降滑跑时用于支持飞机重量、吸收撞击能量的飞机部件，承受了来自机体和地面的较大载荷。
在飞机起落架的研制过程中，静强度试验是必不可少的，更是确定起落架能否装机的前提条件之一。起落架结构静强度试验要求试验件的支持状态、载荷都尽可能地符合真实情况。试验方案是静强度试验的基础，也是静强度试验进行的依据。试验结果的精度和有效性也主要依赖于静强度试验实施方案设计的合理性，同时又要尽可能降低试验成本，提高试验安装、操作的便捷性。因此，制定详细周密的试验方案亦是非常必要的。
2 起落架的结构及功用
为适应飞机起飞、着陆滑跑和地面滑行的需要，起落架的最下端装有带充气轮胎的机轮。为了减小机轮对地面的压力，提高飞机的漂浮性，同时为避免机轮过大难于收藏，一般都设计成多轮小车的形式，如图1所示，这种形式的起落架下端通过轮架装有前后纵列2个或4个（甚至更多）机轮组成车轮架，轮架与缓冲支柱为铰接。
为了缩短着陆滑跑距离，机轮上装有刹车或自动刹车装置。此外还包括承力支柱、减震器（常用承力支柱作为减震器外筒）、收放机构、前轮减摆器和转弯操纵机构等。承力支柱将机轮和减震器连接在机体上，并将着陆和滑行中的撞击载荷传递给机体。前轮减摆器用于消除高速滑行中前轮的摆振。前轮转弯操纵机构可以增加飞机地面转弯的灵活性。
归纳起来，起落架主要有以下四个作用：
a.承受飞机在地面停放、滑行、起飞、着陆、滑跑时的重力；b.承受、消耗和吸收飞机在着陆与地面运动时的装机和颠簸能量；c.滑跑和滑行时的制动；d.滑跑与滑行时操纵飞机。
现代飞机起落架结构通常具有如下特点：
a.使用条件恶劣，各种腐蚀严重；b.单传力路径，受力情况严重，可靠度较低；c.使用可检并可以分解进行无损伤检查；d.采用高强度钢材料，疲劳极限低，与铝合金结构相比裂纹检出概率低、扩展速率高。
以上可以看出，起落架是飞机安全飞行的关键部件，起落架能否达到设计要求在飞机设计与分析中占据非常重要的位置。
3 试验方案
3.1 试件安装
飞机起落架静强度试验一般支持在夹具上进行，夹具是支持试件的底座。为了便于夹具设计和加载，通常起落架采取倒置安装的方式。
为了模拟真实的支持条件，将倒置的起落架通过各个安装支座、底座、地脚螺栓固定到试验室的承力地轨上，通过假轮代替机轮来承受各方向的试验载荷。
3.2 加载系统
液压作动筒集液压缸、伺服阀、传感器于一体，是用来实现工作机构直线往复运动的能量转换装置。试验时，采用液压作动筒与起落架假轮相连接，根据各个加载点的试验加载的要求，选择合理吨位的作动筒。
试验时，航向、侧向加载作动筒安装在立柱上。起落架试验载荷工况较多，为了尽可能节省换装工作量，提高工作效率，对于相同方向的加载作动筒超过2个的水平加载点，可以利用试验室的通用设备压梁当成两根横梁加上两根纵梁搭接成“井”字梁结构，“井”字梁固定在立柱上。这样，对于各个载荷工况不同的加载高度可以随意进行调整，而且，这种整体结构稳定性也大大提高。
垂直方向载荷比较大，作动筒加载空间狭小，与起落架结构、安装底座相互干扰，可以采用“挑扁担”方式，选择一根较长弯矩较大的杠杆，一端通过拉板等硬式连接固定到承力地轨上，另外一端进行加载，加载作动筒可通过滑轮、链条进行导向。这样，有效避免了加载干涉，而且加载作动筒也可选择较小吨位。作动筒与假轮的连接，尽可能采用硬式连接，可以兼顾拉、压载荷，有利于减少加载通道，减少安装、调试工作量。
3.3 夹具设计
起落架试验载荷工况多，试验载荷大，要求夹具的强度、刚度都很高，特别是与起落架安装支点相连的安装支座、安装底座等。
安装支座应根据起落架安装支点的理论尺寸进行设计，并要真实模拟起落架与机身结构安装连接的形式。由于起落架载荷较大，安装支座一般选用高强度合金钢30CrMnSiA制作。
安装底座一般选用槽钢、连接板等焊接而成。先将槽钢按背对背形式焊接成立体的框架机构，然后再在上、下面和周边焊接连接板，从而形成一个封闭的盒状整体承力结构。安装支座采用螺栓连接的方式固定在底座上。支座上的螺栓孔必须与底座配制，先将安装支座与起落架对接定位，再将安装支座连同起落架一起与安装底座进行位置调整，定好位后按照安装底座上的螺栓孔位置在支座上进行配钻。
支持在夹具上的试验件必须与试验要求的试验件支持状态一致。
3.4 起落架缓冲支柱压缩量调整
起落架试验的工况较多，不同的载荷工况，缓冲支柱压缩量会有所不同，这就要求我们试验时应及时、合理地调整缓冲支柱压缩量，同时也要随之调整水平加载设备的安装高度，增加了试验安装难度。
起落架试验前，应先将缓冲支柱中的空气尽量排空，充满液压油，以保证试验中缓冲支柱行程稳定性。试验时，应根据不同工况的要求，通过手压油泵注油和放油来调节缓冲支柱的压缩量，通过改变假轮上对接孔的位置来调整轮胎压缩量。为了减少工作量，提高工作效率，试验前应根据缓冲支柱的压缩量从小到大的顺序安排好试验工况，这样，每种工况试验时只需要放油即可。
3.5 设备与控制
飞机起落架的每个机轮都要独自承受航向、纵向、侧向的载荷，因此要求试验加载通道较多，试验中载荷分配与加载协调性较为复杂，对加载的精度要求较高。
试验所用的加载控制系统为“FCS SmarTEST全数字协制加载系统”，该系统采用分布式计算机控制技术，为三级分布式控制方式：管理级、协调加载级、实时控制级。加载控制系统具有齐全的安全保护和协调能力，能有效地保证加载控制精度。编制载荷谱时设置好超载保护限，当试验过程中出现超载时，加载机会自动卸载。液压系统包括泵源、加载作动筒、控制子站、通道分配器等，并利用HBM数据采集系统进行同步数据采集。
4 结论
按照以上制定的试验方案对某型飞机前起落架、主起落架分别进行了静强度试验，试验运行平稳、加载协调性好、载荷模拟准确、成功的通过了各种设计载荷情况下的考核。实践表明，该试验方案科学合理，可有效解决起落架静强度试验中存在的问题。
