关于轻型飞机起落架适航符合性的试验验证方法论文

2017-03-19

关于轻型飞机起落架适航符合性的试验验证方法全文如下：

适航规章制度是飞机运营必须遵守的安全标准，轻型飞机要进入市场，必须使用各种方法验证其对于适航条款的符合性。验证方法包括工程评审、试验、检查和设备鉴定等。对于起落架的结构部分，试验是必须使用的验证方法。起落架系统是轻型飞机的重要系统之一，其性能对飞机起降过程中的安全至关重要。因此，起落架系统在飞机设计和适航验证中具有举足轻重的地位。ASTM-F2245《Standard Specification for Designand Performance of a Light Sport Airplane》，是国际公认的轻型飞机适航审定标准。

1 载荷估算

起落架的载荷主要是飞机在各种姿态下的着陆过程中，地面对机轮的支持力和摩擦力。例如对于前三点式起落架，ASTM-F2245 中给出了基本着陆状态下起落架机轮上的载荷，包括3 种姿态：带斜反力的水平着陆状态、前轮稍离地面的水平着陆状态和尾沉着陆状态。。基本着陆状态下，机轮过载系数n 按下列公式计算：

N=(h+d/3)/(ef*d)+2/3

公式中的坠落高度h 和减震器效率ef 均有明确的计算公式或数值。总缓冲行程d 需要做进一步的探讨。

飞机起落架的总缓冲行程，是起落架在接地过程中，机轮轮胎的压缩距离和缓冲器(液压式、弹簧式或板簧式)的压缩距离之和，都与着陆过程中的机轮载荷有关，即与n 有关。总缓冲行程d 越大，过载系数n 就越小，因为缓冲行程越大，就说明起落架通过变形吸收的能量越多，所以结构的承载就越小。

结合工程实际，需要先假定起落架的总缓冲行程，需要考虑的是当起落架达到这个缓冲行程时，整个飞机上除了机轮外的任何部分，都与地面保持一定的安全距离，特别是螺旋桨桨尖和机身尾部。

按照假定的总缓冲行程d 和过载系数n 的计算公式，能够计算出起落架机轮的载荷大小。需要筛选出各个方向上最大的载荷数值，以及它们是否同时发生，进而得到最严重工况的载荷。

2 结构设计

按照飞机总体和重量等设计要求进行起落架的结构设计，根据型号对应的原则要求进行强度和刚度的分析计算，第1 节中得到的最严重工况载荷，即为计算的必要输入条件之一。

结构设计按照方案设计、打样设计和详细设计三个阶段进行，最终把设计图纸给制造部门，用于生产装配。

3 试验件制造

起落架的适航符合性验证，需要先制造出试验件并进行静力试验。适航部门会监督和检查试验件的制造是否与设计图纸相符。

4 静力试验

按照起落架的最严重工况载荷状态设计静力试验，考虑工程实际，采取适宜措施，将加载误差控制在允许范围内，并保证起落架结构的约束状态能够充分模拟真实情况。

按照ASTM-F2245 中的强度和变形要求作为试验结果的评定准则。例如要求结构必须能够承受限制载荷而无有害的永久变形，以及必须至少能够承受三秒钟的极限载荷等等。通过了静力试验，即表明起落架结构的强度和刚度符合适航条款要求。

5 迭代优化

静力试验还需要测量起落架的变形，结合测量结果和有关的计算方法，可以得到起落架的实际总缓冲行程实际d ，将其与第1 节中估算的d 相比较，如果误差在允许的范围内，即表明起落架结构的设计符合预期，适航验证工作可以转入下一阶段。否则，表明设计不合理，要修改结构参数，适航验证工作退回到第1 阶段载荷估算。如此往复，迭代优化直至总缓冲行程符合设计预期。

6 飞行试验

对于起落架系统，飞行试验是为了验证起飞和着陆过程中的功能性和安全性，以及使用寿命和舒适性等。通过了飞行试验，即表明了起落架结构符合适航条款中的飞行要求。

7 适航审定

按照适航管理政策及适航标准，适航审定部门会对起落架的试验及其它符合性验证过程和结果进行审查，批准起落架的设计文件、适航验证文件及生产文件。至此，起落架部分的适航工作便全部完成。

8 结束语

本文以适航规章ASTM-F2245 为基础，介绍如何采用试验方法来进行轻型飞机起落架的适航符合性验证，重点介绍了载荷估算和迭代优化的过程，初步总结了轻型飞机起落架适航符合性验证的程序和方法。

参考文献：

[1] 曹继军，张越梅，赵平安.民用飞机适航符合性验证方法探讨[J].民用飞机设计与研究，2008(4)：37-41.

[2] ASTM-F2245 . Standard Specification for Design andPerformance of a Light Sport Airplane . AmericanSociety for Testing Material.