飞机起落架结构优化设计及制造加工

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1、2011年春季学期研究生课程考核起落架结构优化设计及制造加工关键词：起落架设计改进制造技术为满足某型飞机的研制需要，采用现代起落架的设计理念，在保持原起落架结构以及起落架与飞机的协调关系(连接形式、接口尺寸、电液和操作习惯)等方面基本不变的情况下，从设计、T艺方面进行改进，达到了增强承载能力、减轻重量和提高寿命的目的。试验验证和装机使用表明，改型后的飞机起落架性能优于原型机的性能，实现了减重、增寿,以及增强飞机使用安全性的目标。1设计改进根据飞机起落架改进技术方案要求，在保证飞机安全性的前提下，尽量减轻起落架的重量，并达到增寿的目的。经设计分析和计算，对不

2、满足强度要求的零部件进行加强改进，对强度较富裕的零部件进行减重改进。1.1缓冲支柱优化设计飞机着陆蕈量的增加，相应引起起落架吸收动量增加，导致起落架着陆冲击载荷的增加。为了尽可能地降低着陆冲击过载，须对起落架的缓冲系统进行优化设计。为此，在充分利用原结构的前提下，进行缓冲器充填参数、阻尼油针的优化设计，选取多组缓冲结构并通过落震试验验证。通过一系列比较和验证，阻尼油针选用圆角方形截面结构，如图1所示。该油针的选用，使飞机起落架阻尼特性稳定、磨损小，同时提高了缓冲器系统承载能力。1．2部分零(组)件结构重新设计对起落架的部分零(组)件结构重新进行设计，改善了

3、零件的受力状态，从而提高了起落架的承载能力。如将主起落架斜撑杆由刚性结构改为弹性结构，以改善起落架斜撑杆的协调承载能力，减少结构不圈1圆角方形截面油针Fig．1Squaresectionpinwithroundcomer协调引起的结构超载损伤，降低中部接头的应力水平，提高主起落架外筒中部接头的寿命。改进前后的结构如图2、图3所示。图2刚性斜撑杆(原结构)Fig．2Rigidbatterbrace(originalstructure)5图3弹性斜撑杆(改进结构)Fig．3Flexiblebatterbrace(improvedstructure)1．2关键重

4、要件结构加强由于新研飞机载荷的增加，经计算分析起落架部分零件强度不够，因此必须对零件结构进行改进，对簿弱部位进行加强。为了克服焊接结构的缺点，提高结构件的疲劳强度，前起落架活塞杆、主起落架外筒、前起落架外筒和主起落架车架等主要结构件取消焊缝，采用整体锻件。主起落架外筒中部接头和头部结构改进前后如图4、图5所示，前起落架外筒结构改进前后如图6所示。(a)焊接结构(原结构)(b)整体结构(改进结构)图4主起落架外筒中部接头结构改进Fig．4Improvedmidadaptorstructureofmainfitting(a)焊接结构(原结构)(b)整体结构(改

5、进结构)图5主起落架外简头部结构改进Fig．5Ilmprovedheadstructureofmainfittingonmainlandinggear5图6前起落架外简中部接头结构改进Fig．6Improvedmidadaptorstructureofmainfittingonnos6landinggear1．2耐久性细节设计改进起落架结构疲劳危险部位通常包括：轮轴、刹车法兰盘、扭力臂连接及收放作动筒耳片、起落架与机体连接的轴颈与接头，以及前起落架操作转弯机构连接耳片等。此外，对于采用焊接起落架结构，还应包括焊缝及其热影响区的细节设计。耐久性细节设计改进主

6、要包括：(1)选材。起落架主要承力构件采用30CrMnSi2A高强度合金钢40CrNi2Si2MoVA超高强度钢。(2)严格控制应力集中。·对于高应力零件上的沟槽，在槽根部应有尽可能大的圆角半径；·对于高强度零件上的攻丝孔，应位于受压或低拉应力区域，孔的部位应用凹凸台加强，螺纹应位于外部凸台处；·对于高应力花键，不开花键退刀槽，大的根部半径，对键槽区采用喷丸强化处理；·在所有耳片、支座、腹板等处的外部拐角半径最小值为2．Smm一3．0mm；·对于筒形件(或称管状构件)，在截面改变处应有尽可能大的圆角半径，规定的最小圆角半径R≥10a(口为截面变化处的台阶高

7、度)；采用为螺纹的压人式注油嘴，注油嘴安装在受压或低拉应力区域。(3)高的表面质量。对于高强钢锻件，在所有的锻造表面上至少加工5ram以上，清除表面缺陷和脱碳层材料，并应尽可能地降低表面粗糙度。(4)有效的抗腐蚀措施。采用真空冶炼的高强度合金钢。对耐磨表面采用全覆盖镀铬；在所有的内腔、孔径中镀镉钛以及涂两层环氧树脂底漆加润滑脂薄膜；防止水和潮气滞留，提供可靠的排水通道，同时对零件涂以防腐蚀剂。按上述要求对相关结构件进行耐久性细节设计改进。例如(如图7所示)，对前、主起落架外筒撑杆接头等结构件进行细节改进，加长了过渡区，改善传力结构形式。图7细节改进典型示例

8、Fig．7Typicaldemonstrationofdetail