某型飞机升降舵操纵系统刚度分析.pdf

《某型飞机升降舵操纵系统刚度分析.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、科技论坛·147·某型飞机升降舵操纵系统刚度分析沈国丽蒲丽娟（中航通飞研究院有限公司，广东珠海519040）摘要：针对某型飞机升降舵操纵系统采用硬式机械传动的设计特点，通过分析计算，从系统传动比分配、载荷计算及零部件的选材等方面说明该系统在限制载荷作用下的变形量，以此证明系统的刚度能够满足飞机性能要求。同时为后期的试验提供数据支持。关键词：传动比计算；载荷分配；刚度分析1概述飞行操纵系统是一个承载的传动系统，驾驶员和自动飞行控制系统的指令依据控制规律传到操纵面[1]，控制操纵面达到一定的偏度，实现对飞机的姿态控制。因此，飞行操纵系统必须具有足够的强度和刚度。操纵系统的所有零部件在限制载荷作用

2、下，其变形不应影响系统的正常操作，不应降低系统的性能和飞行品质。此外，系统的刚度还应满足伺服作动系统的稳定性、操纵面对座舱操纵力的响应以及操纵面颤振临界速度等要求。在现有的通用规范中没有给出刚度的定量指标，飞行操纵系统的传统设计方法是用强度来保证刚度，即为满足系统刚度要求，一般采用提高设计载荷、降低许用应力、规定较大的安全系数和提高剩余强度等方法进行设计。本文从力学角度出发，采用应力应变的计算方法算出每根传动杆的变形，从而估算出系统的刚度。2系统传动比分配及传动载荷计算某型飞机升降舵操纵系统采用双套硬式机械传动，由拉杆、摇臂支座、导向件、助力器等组成，在摇臂7处设置脱开机构，使系统在正常状态

3、下左右联动，故障状态时，左右脱开，并在飞机液压源系统失效时，实现人工应急操纵。传动线系的布置应在全机布局允许的条件下做到最短、最直接，有足够的空间保证传动运动并能获得机体结构最强的支撑与庇护。系统的结构示意如图1所示。2.1系统传动比的分配[2]传动比是描述飞行操纵系统控制指令与控制对象之间对应关系的参数，为无因次量。系统传动比等于传动系统中各传动组件的传动比之积。传动系数为有因次量，在操纵系统中驾驶杆（脚蹬）的操纵位移与操纵面偏度之间的平均传动系数为K

/DFM=/h其中：K为传动系数，D为操纵位移，啄为操纵面偏度，F为操纵力，Mh为操纵面铰链力矩。传动系统K与传动比n之间的关系为K
n

4、R/其中：R为操纵面操纵摇臂半径。以某型飞机升降舵操纵系统传动比计算为例：a.舵面偏度：上偏25°，下偏20°；b.驾驶杆行程：前推119.55mm，后拉149.24mm；c.舵面摇臂：R=170mm。传动系数：


25
20maxK2.92radm/x(119.6149.2)
mmmax传动比：n
K
R2.920.17
0.49确定总传动比后，系统传动比等于传动系统中各传动组件的传动比之积：图1系统结构示意图n
nn
n12n作者简介：沈国丽（1983-），女，工程师，硕士，研究方向为飞行操纵系统设计。·148·科技论坛立位置、前极限、后极限位置的传动比如表1所示。表1系统

5、传动比2.2系统载荷分析当系统的传动比确定后即可计算出每个传力组件（拉杆、摇臂
支座组件等）的载荷，作为各组件强度与刚度的设计依据。载荷计算n10.29560.29560.2956应给出每个零件在不同加载条件、各种工作位置下的受力情况，取其最大者作为该零件的设计载荷。脱开机构后段系统的载荷按双驾n2111驶操纵考虑，助力器后的系统部件载荷按助力器最大输出力考虑。n31.11.0991.101各部件的输入、输出载荷关系为：n41.431.4351.42F
Fn/i0in50.80.8040.791式中，F0为人工或助力器施加的输入载荷；ni为所计算组件至n61.1251.118

6、1.14施力点的传动比；Fi为各构件的输出载荷。下面以CCAR25.397(c)条中规定的限制载荷作为系统的初始输n70.96150.9421入载荷为，受力点为驾驶盘手握点，以前极限、后极限位置的传动比n81.11111.0881.17来计算系统受拉、压力时的载荷，如表2所示。3拉杆变形量计算n9111根据零件的结构参数、工作条件、受力状况选择材料，确定其外n101.0811.1161.019形和尺寸后，进行各部件的应力核算。系统拉杆选用国产铝合金2A12管材，根据应力—应变计算，确表2操纵系统拉杆在限制载荷作用下的变形量定每根拉杆在限制载荷下的变形量。F


E—临界应力，单位：GPa

7、(N)lDd  A(N)(mm)mmmml
l
l=l=
l=Fl，单位：mm
45310-5267102632290.54-0.54EEA
55310-5267109432290.58-0.57其中：D—拉杆外径，单位mm；
64820-4791138438290.55-0.55d—拉杆内径，单位mm；
73349-3371109632290.37-0.37l