基础知识 | 油气式起落架减震支柱的工作原理

ryn_82 · 发表于 2020-2-12 22:53:27

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受疫情的影响，航班量大降，趁着没事，学习一些基础知识。
前面的文章介绍了737NG的「老寒腿」顽疾：
聊一聊737NG的老寒腿问题：从严寒地区起飞落地后前起镜面到底

觉得有必要了解一下起落架减震支柱的相关知识。当前客机均采用了油气式减震支柱。

原文：http://www.flight-mechanic.com/landing-gear-types-shock-strut-operation-and-servicing/简单翻译一下。

01.

减震支柱的作用

飞机着陆时的接地速度，可以分解为着陆滑跑时的水平速度和垂直于地面的下沉速度。

滑跑速度可通过飞行员使用减速板、刹车和发动机产生反推力等措施来减小，直至滑跑速度减为需要的滑行速度或完全停下来。为防止飞机在接地瞬间下沉速度立即减为零时产生巨大撞击力和强烈的颠簸跳跃，起落架设计了减震支柱。
减震支柱由内筒和外筒构成，筒内分为上下两个腔室，通过限流孔连接。腔室内充有液压油和压缩氮气。利用气体的压缩变形和液压油高速通过限流孔产生的摩擦升温吸收能量，从而减弱飞机着陆时的撞击和跳动。

虽然两种方式都吸收起落架下沉而产生的动能，但是利用液压油的摩擦升温吸收的动能占绝对多数。

02.

减震支柱的原理

减震支柱的内部结构如下图所示，箭头显示支柱在压缩和伸出过程中的油液运动：

↑减震支柱工作过程中的油液流动是由减震支柱节流口的计量销的锥度控制的。

当飞机轮子接触地面时，减震支柱的压缩行程开始。当飞机重心向下移动时，支柱压缩，下腔或活塞被迫向上进入上腔。计量销因此通过孔口向上移动。
计量销的锥度控制压缩行程中从下腔到上腔的油液流动速率。通过这种方式，可以让最多的热量通过支柱壁散发出去。
在向下行程结束时，上腔的压缩空气被进一步压缩，从而以最小的冲击力阻止支柱的压缩行程。在飞机滑动过程中，轮胎和支柱的压缩气体一起，以消除颠簸。
支柱中的油液或空气不足，导致压缩行程受到的阻尼不足。支柱可能到底，导致冲击力通过支柱的金属结构直接传递到机身。
在一个正常勤务的支柱中，减震支柱工作时的伸出行程发生在压缩行程的最后。当支柱试图回弹到正常位置时，储存在上腔的压缩空气中的能量使飞机开始相对于地面和下腔向上运动。油液通过节流孔和限流孔压回到下腔。
在伸出行程中，油液的压下阻尼会抑制支柱的回弹，并减少压缩空气的弹性作用引起的振动。支柱中的套筒、垫片或缓冲环限制了伸出行程。
减震支柱的有效工作要求保持适当的油液和气压。为了检查油液的量，大多数类型支柱需要放气并压缩到完全压缩的位置。放气可能是一项危险的工作。维修人员必须完全熟悉支柱上腔顶部的高压充气活门的操作。
有关支柱的正确放气程序，请参阅制造商的说明，并遵循所有必要的安全预防措施。

↑气门芯型(A)和无气门芯型(B)的活门组件，用于起落架减震支柱的勤务

两种常见类型的高压减震支柱勤务充气活门如上图所示。
图A中的AN6287-1活门有一个气门芯组件，额定值为3000PSI。然而，气门芯本身只有2000磅/平方英寸。图B中的MS28889-1活门没有气门芯。它的压强能达到5000PSI。AN6287-1阀上的旋转螺母小于阀体六角形。
AN6287-1活门上的旋转螺母尺寸小于活门壳体上的六角螺母。MS28889-1旋转螺母与活门壳体六角螺母的尺寸相同。两个活门上的旋转螺母与内部阀杆上的螺纹啮合，从而使阀杆松动或拧紧到金属阀座上。

↑起落架减震支柱的勤务步骤包括释放支柱里的气体，并从支柱顶部拆卸充气阀，以便充入液压油。注意支柱是水平的。在实际的飞机上，支柱是垂直的(起落架向下)。

03.

减震支柱的勤务

以下程序是用于给减震支柱放气、用液压油对其进行勤务，并重新充气的典型步骤。

停放好飞机，使减震支柱处于正常地面位置。确保人员、工作台和其他障碍物远离飞机。如果维修程序需要，安全地顶起飞机。
从充气活门上取下堵盖。
检查旋转螺母是否紧固。
如果充气活门装有气门芯，压下气门芯，以释放可能困在里面的任何空气压力。在任何一个气门芯放气的情况下，始终位于其侧面。由支柱内气压推动，气门芯飞出可能导致严重伤害。
松开旋转螺母。对于具有气门芯(AN2687-1)的活门，旋转螺母一圈(逆时针方向)。使用专用工具，压低气门芯，释放支柱内的所有空气。对于没有气门芯的活门(MS28889)，要充分旋转旋转螺母，使空气逸出。
当所有的空气从支柱中流出时，它应该被完全压缩。千斤顶上的飞机可能需要用千斤顶顶起支柱下部，以实现支柱的完全压缩。
使用气门芯拆卸工具拆卸AN6287活门的气门芯。然后，从支柱上拆下活门。
用规定的液压油将支柱加注到油从充气活门溢出。
使用新的O形封圈重新安装充气活门组件，并拧紧到厂家规定的力矩。如果是AN2687-1活门，则安装新的气门芯。
给支柱充气。应将受控的高压空气或氮气源的螺纹接头拧到充气活门上。使用充气活门旋转螺母控制流量。在某些支柱上，正确的充气量是以PSI为单位测量的。有些厂家规定是充气直到下支柱的伸出达到规定的测量值。遵循厂家的说明。减震器应始终缓慢充气，以避免过热和过度充气。
一旦充气完成，按规定拧紧旋转螺母和上紧力矩，并使用测漏剂完成渗漏测试。
拆下加注软管接头并用手拧紧活门上的堵盖。

↑这种活门工具具有内部和外部螺纹梳刀，一个带缺口的气门芯拆卸/安装工具，以及一个用于压下气门芯或清除碎片的锥形端部。

04.

减震支柱的排气

在维修操作过程中或当支柱内的液压油中有空气时，可能需要对减震支柱进行排气。这可能是由于支柱液压油量不足造成的。排气通常是在飞机的千斤顶上进行的，以促进支柱的重复伸长和压缩，从而排出夹在其中的空气。下面是为减震支柱排气的示例步骤。

↑当密封排气软管的一端浸没在液压油的容器中时，通过使减震支柱全程运动来排出阻塞在液压油中的空气。

构造并连接一根放气软管，其中包含一个适合在减震支柱充气活门处能密封连接的接头。当飞机在千斤顶上时，确保有足够长的软管能够到达地面。
用千斤顶顶起飞机，直到减震支柱完全伸出。
释放减震支柱中的所有气压。
拆卸充气活门组件。
用规定的液压油将支柱加注到充气口的液位。
将排气软管连接到充气口，并将软管的自由端插入一个装有清洁液压油的容器中。软管端部必须保持在液压油表面以下。
将轮轴千斤顶或其他合适的千斤顶放在减震支柱顶升点下方。通过升高和降低千斤顶完全压缩和伸出支柱。继续此过程，直到液压油容器中不再形成气泡。缓慢压缩支柱并使其按自身重量伸展。
移除千斤顶，放下飞机。
从支柱的充气口拆卸排气软管组件和接头。
安装充气活门上紧力矩，并按照手册要求进行充气。

注：本文所述为通用经验。具体请参考相应机型的手册。比如737NG飞机的排气换油，是一直加油，加到流出的油干净没有气泡为止。

补充说明：
油气式减震支柱也简写成OLEO：oleo strutAn oleo strut is a pneumatic air–oil hydraulic shock absorber used on the landing gear of most large aircraft and many smaller ones.This design cushions the impacts of landing and damps out vertical oscillations.

这里OLEO SWITCH指的是起落架上的空地电门信号。

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完

ljc545824 · 发表于 2020-7-31 14:35:05

谢谢分享！

really · 发表于 2020-10-28 23:51:41

阮工，涡轮发动机飞机结构与系统上册第176页这个S代表什么意思呢？谢谢！

来自苹果APP客户端

lulu1231lulu · 发表于 2020-11-12 03:43:32

真的是学习了，谢谢分享

280589687 · 发表于 2021-5-10 12:48:52

really 发表于 2020-10-28 23:51
阮工，涡轮发动机飞机结构与系统上册第176页这个S代表什么意思呢？谢谢！
...

代表减震支柱的压缩量

夏俊波 · 发表于 2021-8-17 20:45:05

液气减震

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