浅谈无人飞艇双点起落装置

钟兴成

摘 要：飞艇的起落架是一种着陆装置，相当于地面缓冲器，其结构独特，运作机理是吸收飞艇与地面冲击的能量，防止飞艇囊体损坏，减少尾翼触地发生的机率，为飞艇起飞和着陆提供安全保证，增加了飞艇着陆的稳定性；同时起落架还能借助平稳控制的牵引对飞艇的吊舱、尾翼以及推进装置进行保护。文章主要是对无人飞艇的着陆装置起落架进行了介绍，重点对起落装置设计与布局结构做出了探讨与分析。

关键词：无人飞艇；起落装置；布局结构；设计

引言

飞艇属于浮空器的一种，是利用轻于空气的气体来提供升力的航空器。近年来，随着经济与科技的迅速发展，我国的高空飞艇有了不断的进步，2008新型超视距无人控制飞艇的试飞成功标志着我国的飞艇事业又步入新的发展阶段。飞艇起落装置的结构独特、丰富多样，常见的有摇臂式、支柱式等，装置的布局形式有单点式、两点式、三点式团等，不同的结构布局与设计都具有不同的作用，在对起落装置进行设计中，要结合设计装置的自身特点选择合适的结构形式、布局形式以及缓冲装置形式。

1 技术领域与背景技术

本发明适用于目前国内大多数的小型无人飞艇，起落架的任务主要是完成承受、吸收和消耗飞艇在着陆和滑行时的撞击和颠簸能量，同时方便飞艇的停放和系留。飞艇的起落架与飞机的起落架有所不同，主要体现在以下两点：

飞艇的自身重量受到氦气浮力的影响要比飞机轻的多，所以飞艇的起落架在飞艇系留和停放时所承受的静载荷也要比一般飞机的起落架要小的多；由于飞艇降落时的速度和高度远远小于飞机降落时的速度和高度，所以飞艇的起落架在飞艇降落时所受承受的冲击载荷也要比一般飞机的起落架要小的多。因此，飞艇的起落架在满足一般飞机的起落架应有基本功能之后，结构应该设计得尽量简单合理，从而使起落架重量尽量的轻。

2 技术内容

单轮起落架的主要问题：结构复杂，重量过重。由于单轮起落架需要承受整个飞艇的重量，而且还要安装减震机构，所以导致起落架的结构比较复杂，复杂的结构导致结构件偏多，最终导致重量增加；停放、牵引和系留困难。由于单轮起落架利用单个万向轮作为飞艇在地面上唯一的支撑点，导致飞艇停靠和牵引时容易失去平衡，造成飞艇左右晃动容易翻艇，需要更多的人手在飞艇两侧进行保护，更不利于飞艇的系留；单轮起落架与吊舱连接点少，造成吊舱每个承力点的载荷过大，容易造成吊舱支撑点处变形拉裂。

本发明的目的是解决以往飞艇采用单轮起落架所带来的问题和不足之处，技术方案是：本发明为双点起落装置，即采用两个万向轮作为地面的支撑点，每个万向轮所承受压力的载荷约为单轮起落架所承受压力载荷的一半，所以可以去除减震裝置。利用铝管重量轻、刚度高的特点，将铝管作为结构件，用单双耳接头作为连接件，方便起落架的拆卸，通过这些来简化结构、降低重量。单轮起落架最低重量1.9KG，而本发明的装置不超过1.2KG。

由于是双万向轮作为地面支撑，本发明相对单轮起落架来说飞艇停靠、牵引和系留时球体更加平稳，球体相对地面不易晃动。本发明每个万向轮固定在一根连接杆上，每根连接杆又衍伸出两根连接杆，这样与吊舱就有6个连接点，相比单轮起落架的支撑点（3个）多了一倍，作用在每个吊舱连接点部位上的力就减小了。相比以往单轮起落架来说，结构更加简单，重量轻，受力点多，载荷分散，而且飞艇牵引、停放、系留时更加稳定方便，能够在比较颠簸的路面上顺利移动。

3 起落装置布局结构与设计分析

起落装置的组成包括机轮、支柱及连接装置、缓冲系统及其他附属装置。随着科技的不断发展，飞艇起落装置的设计也在不断的完善之中，起落装置吸取了先进的成品和材料，再加上制造工艺的不断成熟与技术分析软件团的有效支撑，就可以设计出性能优良的起落装置。

本发明的中小型无人飞艇的尾翼是由舵面控制的连杆结构，尾翼舵面控制连杆机构由舵机摇臂、右螺纹销轴、连杆、左螺纹销轴、舵面摇臂等零件组成，舵机摇臂一端固定在舵机转轴上，另一端与右螺纹销轴连接，舵面摇臂一端固定在舵面转轴上，另一端与左螺纹销轴连接，右螺纹销轴和左螺纹销轴通过连杆连接，通过舵机转轴带动舵面转轴同向转动来实现舵面偏转。右螺纹销轴和左螺纹销轴与连杆通过螺纹连接，通过旋转连杆可以调节两销轴孔的中心距。舵机摇臂和舵面摇臂的长度比值大于1时，舵机转动的角度大于舵面转动的角度，此时舵机输出的功率大；当舵机摇臂和舵面摇臂的长度比值小于1时，舵机转动的角度小于舵面转动的角度，此时舵机输出的功率较小，通过调节两摇臂长度比值来控制舵机输出功率的大小。

飞艇起落装置的设计过程中采用质量块的等效模型进行分析。外部悬挂吊舱式的飞艇只需考虑吊舱的质量来计算着陆过程吸收的动能，对于吊舱与艇囊连接的起落装置，可以利用两者的捆绑质量才计算吸收的动能。为了保证飞艇安全着陆，飞艇压起落架不仅要吸收飞艇动能，还要吸收由最大静重引起的势能。通过该飞艇起落架的形式可以进行缓冲器的确定，缓冲器压缩行程过长会导致起落架长度增加，为了防止长度超出要求，我们可以采用增加起落装置长度的方式，还可以选择摇臂式起落装置，并通过出作用于起落装置上的垂直反作用力计算出传递给缓冲器作用力的大小，进而求出缓冲器的垂直位移。

单双耳接连接方式结构简单、连接紧凑、拆卸过程方便，由于飞艇起落装置相对于吊舱的位置是固定不动的，所以不同的接头之间不会发生相对滑动，也不会发生任何磨损。本装置的每根连接杆的连接方式与作用如下：后撑杆一端通过螺纹连接的方式与万向轮连接，另一端通过单双耳连接的方式与吊舱后部接头连接，为本装置的主要承力件。斜撑杆一端通过带套筒的单双耳接头的连接方式与后撑杆连接，另一端通过单双耳连接的方式与吊舱的中间的接头连接，防止起落架左右晃动。横杆两端通过带套筒的单双耳接头的连接方式连接两个后撑杆，将两个后撑杆形成一个整体，防止各后撑杆受不同的力而向不同方向摆动。前撑杆一端通过带套筒的单双耳接头的连接方式与后撑杆连接，另一端通过单双耳连接的方式与吊舱的前接头连接，防止起落架前后晃动。

4 结束语

该飞艇采用双点起落装置，使用两个万向轮作为地面的支撑点，能有效减少万向轮的载荷，省去了减震装置的安装；利用飞艇铝材料作为结构件有效地简化了起落架结构，降低了重量；利用万向轮与连接杆的固定作用保证了飞艇运行过程中的稳定性，突破了单轮起落架的局限，对部分大型飞艇的起落架设计有一定的借鉴意义。

参考文献

[1]周兰钦.几种起落架主要构件设计与制造的简要对比分析[J].南京航空学院学报，1991.

[2]杨昭明.新一代飞机起落架制造技术的发展思路[D].航空维修与土程，2005，3.

[3]航空航天工业部科学技术委员会.飞机起落架强度设计指南[M].四川科学技术出版社，1989.