737Max10的創(chuàng)新主起落架設計技術細節(jié)
作為波音供應商的UTC公司已經(jīng)于2018年8月20日開始737-10主起落架的制造工作，標志著737-10的研制加速。737-10是波音公司737Max系列飛機中的最大型別，與Max系列其他機型相比，其機身更長，在737-9基礎上再加長66英寸（1.68米）。737MAX項目總工程師加里·濱谷（Gary Hamatani）表示，為了保持MAX-10與MAX-7，MAX-8和MAX-9系列設計的通用性，飛機的加長對設計和性能提出了一些挑戰(zhàn)，最突出的是在飛機抬前輪時如何保證機尾的離地間隙。
一般情況下，會通過加長起落架來滿足，但737-10為了保持MAX“系列”的設計通用性，需要讓主起落架收入和其他機型相同的起落架艙中，公司不打算為了新的起落架，而更改機翼、翼身連接面或機身的主要結(jié)構部件。因此，提出了一個很有創(chuàng)意的解決方案，即一種新型搖臂式主起落架設計。盡管波音公司此前已經(jīng)簡單介紹了此款起落架的設計概念，但在今年夏初完成了737-10關鍵設計評審(CDR)之后，公司公布了起落架的全部設計細節(jié)。
一、新型起落架的搖臂設計使起落架在飛機起降時可伸長
新型起落架在完全伸展時比標準MAX主起落架高9.5英寸（24厘米），是230座737-10研發(fā)的關鍵推動因素，保持飛機起飛和著陸時有足夠的機身抬前輪角度。
油氣彈簧驅(qū)動搖臂以增加機身后體的離地間隙。起飛（左）和著陸（右）。
777-300ER的半搖臂式起落架的固定機構驅(qū)使飛機繞小車式起落架的后軸旋轉(zhuǎn)。但737采用雙輪主起落架，為了給主起落架增加額外的長度，737-10在777-300ER的起落架設計基礎上，改進設計了一種帶有全搖臂的伸縮式油氣緩沖支柱，該搖臂向下伸展以提供起落架額外的長度。
在起飛過程中，當升力和飛機的重量達到平衡，飛機抬前輪，減震支柱中的油-氣彈簧推動軸向下延伸起落架。驅(qū)動軸向下的油-氣彈簧是基于標準737設計的，其中包含可壓縮氮氣預壓的活塞將不可壓縮的油液通過孔口推出到減震支柱汽缸中。當?shù)獨獗粔嚎s時，壓力增加并推動汽缸，使減震支柱回彈，彈簧驅(qū)動搖臂以提供額外的長度。飛機著陸時，也需要起落架額外伸展的長度，保持飛機失速限制，而不是俯仰限制，此時系統(tǒng)反向運動。
二、創(chuàng)新性收縮機構使更大的起落架收入現(xiàn)有的起落架艙中
該設計另一至關重要的特征是，可以將更大的起落架收入現(xiàn)有的輪艙空間，大大降低了開發(fā)成本。
為了不更改主起落架艙，讓新的起落架能收入原有的輪艙中，波音公司設計了一種創(chuàng)新型收縮機構，將起落架延伸部分與位于頂部的收縮連桿機構相結(jié)合，拉動起落架并將其收回到未改變幾何形狀的輪艙內(nèi)。在收起起落架時，該收縮機構通過拉動構成主起落架支柱的兩個同軸支柱的內(nèi)部支柱，從而讓起落架恢復到與NG和MAX系列其他型別起落架相同的位置，進而收回到相同的起落架艙中。此連桿機構由收縮系統(tǒng)驅(qū)動，該系統(tǒng)由一個線性液壓驅(qū)動器、四連桿機構和步進梁機構組成，該機構將線性運動轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運動，同時將外部支柱拉起。
在確定可伸縮的737-10起落架構型之前，波音公司經(jīng)歷了多次設計迭代，并摒棄了早期維護繁重的設計理念。設計團隊從公司的軍機部門引進起落架設計專家，齊心協(xié)力使系統(tǒng)設計更可靠且足夠堅固，足以承受與硬著陸相關的極限載荷。
波音公司一般設計的下降速率，在等于或小于最大著陸重量時為10英尺/秒，而大于最大著陸重量的下降速率為6英尺/秒。在極端情況下，“碰撞”會阻止油液聚集在一起，所以一個關鍵的問題是設計能否充分地保持載荷傳遞路徑。動力學建模研究表明起落架主要結(jié)構鍛件有失效的可能，因此對鍛件進行增強，并研制了一臺在極限著陸條件下進行起落架循環(huán)落震試驗的系統(tǒng)。
團隊還設計了試驗來驗證彈簧的工作情況，并且平衡了氣體彈簧工作特性曲線，驗證了負載是可承受的，搖臂和止動器集成設計都是合理且符合要求的，該設計也綜合考慮了新機輪和增強型碳剎車，可以承受737-10更大的重量。
隨著關鍵設計評審（CDR）的完成，說明詳細設計階段的工作進展順利。目前，該飛機已完成用于啟動生產(chǎn)所需的超過70％的詳細發(fā)圖和需求定義工作。有些部件、特別是起落架的大型鍛件，已經(jīng)提前發(fā)布。第一架飛機起落架的鍛件正在制造，預計2019年會加速生產(chǎn)，計劃于2019年年底前首飛，2020年投入商業(yè)運營。
（航空工業(yè)發(fā)展研究中心 王妙香）
工程師必備
- 項目客服
- 培訓客服
- 平臺客服
TOP
