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摘 要： 应用虚拟仿真和物理实验相结合的方式研究飞机起落架收放系统的具体性能。基于收放系统的工作原理上对动力学数学模型进行推导，并对结合起落架动力学和液压系统的多学科协同仿真模型进行构建，然后借助实验结果验证虚拟样机模型。将虚拟模型和实验平台作为依据分析液压系统阻尼特性，得出联合仿真模型压力曲线于试验实测数据十分吻合的结果，从而为起落架收放系统提供了更加准确的设计方法。通过仿真及试验得出，阻尼孔径缩小使压力变化相对缓慢而且震荡情况更为严重，相应的液压缸作动滞后现象明顯。
关键词： 飞机起落架；收放系统；动力学分析
【中图分类号】 V216. 3 【文献标识码】 A【文章编号】 2236-1879（2018）09-0217-01
1.起落架收放原理
本次研究的飞机起落架结构形式为民机典型的主起三维收放机构。主要承力构件为上、下侧撑杆，起落架的下位锁定装置则由锁撑杆提供，液压缸推动主支柱的收放，收放过程中所承受的载荷包含起落架重力、气动力、结构惯性力、液压作动力和摩擦力。该起落架收放液压系统原理，收放流程如下：落架收起时系统开始供压，解锁作动筒之后对锁撑杆进行驱动，从而锁杆解锁。当压力逐步增加时，收放作动筒驱动开始工作，此时起落架缓慢收起，到指定位置之后起落架锁定，此时系统为泄压状态。落架放起之后系统开始供压，上位锁解锁。由于重力和气动力的作用，起落架会缓慢放下，此时系统提供阻尼力，当位于放下位置时，弹簧上锁，起落架下位锁定，此时系统保压。
2.起落架收放系统仿真
2.1动力学模型。
基于动力学仿真平台和结构惯性质量保证的基础上，对起落架联动部件模型进行简化，对相应的运动副约束进行增加，施加相应的载荷，包括摩擦力、气动力、惯性力以及作动筒行程末端的限制力等，对三维收放机构的动力学模型进行构建。
为了对液压系统的联合仿真过程进行实现，需要在多体动力学模型中进行输出变量设置的增加。构建四个输出变量，分别与解锁作动筒、收放作动筒的位移及速度信号相对应，此信号的大小与两个液压缸的流量参数互相对应。此外，需创建两个输入变量，与应收放作动筒和解锁作动筒的作动力分别对应。这样，在进行联合仿真时动力学模型则会借助控制点将液压缸的活塞位移、活塞速度作为输入变量向液压模型进行传递，系统则依据输入参数对液压缸内腔压力及流量进行计算，同时将液压缸输出荷载利用控制点向动力学模型回传，起到驱动液压的目的，从而飞机起落架动力学系统和液压系统的联合仿真完成。
2.2收放液压系统模型。
在AMESim中进行起落架收放液压系统仿真模型的构建，由液压源模块、锁及收放作动模块、锁及收放作动信号控制模块、联合仿真模块等组成起落架收放系统模型。其中起落架收放液压源为液压源模块，主要作用是提供系统所需的液压油，并通过对溢流阀开启压力的调节使系统工作压力始终保持在25Mpa.起落架解锁及收放系统的驱动装置为锁及收放作动模块，液压缸和减压阀组成了锁作动部分，液压缸和阀控系统则构成了收放作动部分，阀控系统的主要作用是对起落架的高低压换相及收放速率进行控制。实际起落架的收放策略模拟由锁及收放作动信号控制模块承担，用来对各作动机构和换向阀门驱动逻辑关系进行有效协调。联合仿真模块的主要目的是建立动力学模型相对应的输出及输入参数，并提供数据的接口，从而推动联合仿真分析的开展。起落架收起过程中油液由液压能源模块输出，然后经由选择控制模块进入到解锁作动筒解锁后，收放作动由顺序阀自动切换，使得收放作动系统工作开始，起落架收起，直至上锁为止，类似于放起落架原理。
3.起落架收放动力学仿真及试验分析
3.1收放试验系统。
将样机原理作为依据进行试验件加工，然后对其进行装配，并且将原理要求作为依据搭建液压系统平台。应用PLC控制器完成传感器信号采集、逻辑判断、液压阀转换等集成控制，并达成循环的目的。本次实验数据采集对东华测试公司的16通道动态信号测试系统进行应用，将数据采集设备信号的采样频率设置为1000Hz，实时测量并采集了起落架收放过程中发生的高低压强压力。
3.2收放系统动力学仿真模型验证。
地面起落架收放试验未对起落架进行气动载荷加载操作，收放时间技术指标为收起时间t=（7-11）s，放下时间则为t=（10-15）s，通过节流孔参数的改变进行收放相应的调整，使其满足实际需求。对起落架收放采取多次试验并采集了相应的压力信息，最终分析对比试验数据和仿真参数。
通过压力走势图可以得出，收上阶段及系统供压初期，因压力不稳定会发生震荡情况，之后当供压趋于稳定时起落架逐渐收上，重力矩作用至收放作动筒的负载不断增加，所以作动筒压力逐步加大，位于10S位置时起落架收上到位，此时起落架锁定。间隔2s之后起落架开始放下，压力则反向供压，此时压力不稳也会引发震荡情况，再之后供压稳定后起落架缓慢放下，此时压力还是无杆腔较大，其原因是放下过程中收放作动筒功用发挥阻尼作用，起落架重力帮助放下。在放下末端时，为降低速度和末端的冲击载荷，作动筒末端阻尼作用会使得压力邹然增加，然后借助弹簧作用起落架放下到位。
3.3液压阻尼特性分析计实验验证。
阻尼孔参数对起落架收放性能产生直接影响，所以对其特性、确定参数、收放系统设计进行深入研究具有十分重要的现实意义。为了对阻尼孔参数于收放性能的影响进行研究，本次实验皆通过拧转节流阀旋钮对阻尼孔参数进行模拟。具体为拧松2圈、保持不变以及拧紧2圈这3种形式。
通过试验得出模拟孔径线性变化和试验调节所产生的系统响应吻合情况良好。此外，阻尼孔参数变化对收放性能产生影响较大，阻尼孔越小压力变化速度越慢，反之振动越严重，收放速度明显降低，液压缸作动存在明显的滞后情况。
结束语
综合上述所言，收放系统联合仿真模型和试验数据具有较好的吻合状态，因此可在收放系统参数设计与调试分析中采用模型对物理试验进行替代。此外，阻尼孔参数会影响飞机起落架的收放性能，随着阻尼孔的不断缩小，压力变化随之减缓，此时液压缸作动具有明显的滞后情况，因此在使用和维护液压系统时应注意油液的监控，使其保持洁净状态。
参考文献
[1] 印寅，聂宏，魏小辉，倪华近.飞机起落架收放系统动力学分析与试验[J].振动.测试与诊断，2016，36（04）：641-646+806-807.
关键词： 飞机起落架；收放系统；动力学分析
【中图分类号】 V216. 3 【文献标识码】 A【文章编号】 2236-1879（2018）09-0217-01
1.起落架收放原理
本次研究的飞机起落架结构形式为民机典型的主起三维收放机构。主要承力构件为上、下侧撑杆，起落架的下位锁定装置则由锁撑杆提供，液压缸推动主支柱的收放，收放过程中所承受的载荷包含起落架重力、气动力、结构惯性力、液压作动力和摩擦力。该起落架收放液压系统原理，收放流程如下：落架收起时系统开始供压，解锁作动筒之后对锁撑杆进行驱动，从而锁杆解锁。当压力逐步增加时，收放作动筒驱动开始工作，此时起落架缓慢收起，到指定位置之后起落架锁定，此时系统为泄压状态。落架放起之后系统开始供压，上位锁解锁。由于重力和气动力的作用，起落架会缓慢放下，此时系统提供阻尼力，当位于放下位置时，弹簧上锁，起落架下位锁定，此时系统保压。
2.起落架收放系统仿真
2.1动力学模型。
基于动力学仿真平台和结构惯性质量保证的基础上，对起落架联动部件模型进行简化，对相应的运动副约束进行增加，施加相应的载荷，包括摩擦力、气动力、惯性力以及作动筒行程末端的限制力等，对三维收放机构的动力学模型进行构建。
为了对液压系统的联合仿真过程进行实现，需要在多体动力学模型中进行输出变量设置的增加。构建四个输出变量，分别与解锁作动筒、收放作动筒的位移及速度信号相对应，此信号的大小与两个液压缸的流量参数互相对应。此外，需创建两个输入变量，与应收放作动筒和解锁作动筒的作动力分别对应。这样，在进行联合仿真时动力学模型则会借助控制点将液压缸的活塞位移、活塞速度作为输入变量向液压模型进行传递，系统则依据输入参数对液压缸内腔压力及流量进行计算，同时将液压缸输出荷载利用控制点向动力学模型回传，起到驱动液压的目的，从而飞机起落架动力学系统和液压系统的联合仿真完成。
2.2收放液压系统模型。
在AMESim中进行起落架收放液压系统仿真模型的构建，由液压源模块、锁及收放作动模块、锁及收放作动信号控制模块、联合仿真模块等组成起落架收放系统模型。其中起落架收放液压源为液压源模块，主要作用是提供系统所需的液压油，并通过对溢流阀开启压力的调节使系统工作压力始终保持在25Mpa.起落架解锁及收放系统的驱动装置为锁及收放作动模块，液压缸和减压阀组成了锁作动部分，液压缸和阀控系统则构成了收放作动部分，阀控系统的主要作用是对起落架的高低压换相及收放速率进行控制。实际起落架的收放策略模拟由锁及收放作动信号控制模块承担，用来对各作动机构和换向阀门驱动逻辑关系进行有效协调。联合仿真模块的主要目的是建立动力学模型相对应的输出及输入参数，并提供数据的接口，从而推动联合仿真分析的开展。起落架收起过程中油液由液压能源模块输出，然后经由选择控制模块进入到解锁作动筒解锁后，收放作动由顺序阀自动切换，使得收放作动系统工作开始，起落架收起，直至上锁为止，类似于放起落架原理。
3.起落架收放动力学仿真及试验分析
3.1收放试验系统。
将样机原理作为依据进行试验件加工，然后对其进行装配，并且将原理要求作为依据搭建液压系统平台。应用PLC控制器完成传感器信号采集、逻辑判断、液压阀转换等集成控制，并达成循环的目的。本次实验数据采集对东华测试公司的16通道动态信号测试系统进行应用，将数据采集设备信号的采样频率设置为1000Hz，实时测量并采集了起落架收放过程中发生的高低压强压力。
3.2收放系统动力学仿真模型验证。
地面起落架收放试验未对起落架进行气动载荷加载操作，收放时间技术指标为收起时间t=（7-11）s，放下时间则为t=（10-15）s，通过节流孔参数的改变进行收放相应的调整，使其满足实际需求。对起落架收放采取多次试验并采集了相应的压力信息，最终分析对比试验数据和仿真参数。
通过压力走势图可以得出，收上阶段及系统供压初期，因压力不稳定会发生震荡情况，之后当供压趋于稳定时起落架逐渐收上，重力矩作用至收放作动筒的负载不断增加，所以作动筒压力逐步加大，位于10S位置时起落架收上到位，此时起落架锁定。间隔2s之后起落架开始放下，压力则反向供压，此时压力不稳也会引发震荡情况，再之后供压稳定后起落架缓慢放下，此时压力还是无杆腔较大，其原因是放下过程中收放作动筒功用发挥阻尼作用，起落架重力帮助放下。在放下末端时，为降低速度和末端的冲击载荷，作动筒末端阻尼作用会使得压力邹然增加，然后借助弹簧作用起落架放下到位。
3.3液压阻尼特性分析计实验验证。
阻尼孔参数对起落架收放性能产生直接影响，所以对其特性、确定参数、收放系统设计进行深入研究具有十分重要的现实意义。为了对阻尼孔参数于收放性能的影响进行研究，本次实验皆通过拧转节流阀旋钮对阻尼孔参数进行模拟。具体为拧松2圈、保持不变以及拧紧2圈这3种形式。
通过试验得出模拟孔径线性变化和试验调节所产生的系统响应吻合情况良好。此外，阻尼孔参数变化对收放性能产生影响较大，阻尼孔越小压力变化速度越慢，反之振动越严重，收放速度明显降低，液压缸作动存在明显的滞后情况。
结束语
综合上述所言，收放系统联合仿真模型和试验数据具有较好的吻合状态，因此可在收放系统参数设计与调试分析中采用模型对物理试验进行替代。此外，阻尼孔参数会影响飞机起落架的收放性能，随着阻尼孔的不断缩小，压力变化随之减缓，此时液压缸作动具有明显的滞后情况，因此在使用和维护液压系统时应注意油液的监控，使其保持洁净状态。
参考文献
[1] 印寅，聂宏，魏小辉，倪华近.飞机起落架收放系统动力学分析与试验[J].振动.测试与诊断，2016，36（04）：641-646+806-807.