民用飞机气弹簧设计分析 (1)
气弹簧布置.
同时考虑人开启备门时的力在5-10N为适宜。
气弹簧在开启过程中，人开启施加的力
12、气弹簧的力特性曲线 ：
S18C力特性曲线
13、气弹簧的力特性曲线中参数的含义：
14、气弹簧的做力学性能试验需要的力值 介绍：
动态摩擦力Fr：
是指活塞杆在图样规定的行程内做往返运动时所产生 的动态摩擦，Fr =(F3-F1)/2。 公称力Fa： Fa =(F1+F3)/2
3、支撑杆的工艺尺寸以及支架设计
根据机盖开启及关闭布置图，确定气弹簧的长度，但是 必须保证以下生产尺寸。
如有支架建议料厚为3mm，可以根据力的大小对支架 进行工艺处理如：冲压出凹槽来增加强度。
加强筋 根据不同的布置方式所选的气弹簧长度也不同的，比较 短的气弹簧如300mm左右一般使用在四连杆机构上并配 合使用变阻尼式气弹簧（成本相对高些）。比较长的气 弹簧如大于300mm一般从采购成本考虑可使用普通式气 弹簧。除四连杆机构外建议采用普通式且长度适中的气 弹簧以防止行程短小而造成的振颤。
2、气弹簧的支撑形式 气弹簧布置可分为转：直立支撑和旋转支撑。目前我公司 采用直立支撑的有：S21 S22 S18C旋转支撑：S18 S11 S12 A11 A18支撑方式的布置是由后备门铰链轴所处的位置来 决定的.
备门支撑点
侧围支撑点
备门支撑点
侧围支撑点
死点线
死点线
1 旋转支撑
2.直立支撑
但是必须保证关闭时备门支撑点在死点线的左侧（假设 备门在右侧时）。死点线：铰链点和备门安装点的连线。
采用四连杆机构使用变阻尼气弹簧必须按照2中布置方 式，否则变阻尼将不能发挥作用。
6、球头的形式选择：
尼龙球头可根据与气弹簧联接的两个钣金平面进行设 计：可分为普通直式（上图）和斜倾式（上图） 倾斜式可分为不同的角度如8度ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ10度 16度等，可根据 不同情况进行设计。
气弹簧行业分析报告范文
气弹簧行业分析报告范文近年来，随着人们对安全性和环保性的要求不断增高，气弹簧行业迅速发展起来。
气弹簧行业是指生产和销售气体动力驱动的弹簧机械的产业，其中包括气动工具、气弹簧、气动元件等。
本文将对气弹簧行业进行深入分析。
首先，气弹簧行业的市场需求在不断增加。
随着家庭装修、工地施工等行业的快速发展，对气动工具的需求日益旺盛。
传统的电动工具存在一些局限性，如电线限制、噪音大等，而气动工具具有体积小、噪音低、使用方便等优势，因此备受欢迎。
此外，汽车制造、航空航天等行业对气弹簧的需求也在提高，推动了市场的不断扩大。
其次，气弹簧行业面临的竞争激烈。
随着市场需求的增加，越来越多的企业进入这一领域，导致行业竞争加剧。
在市场竞争中，品牌效应和创新能力是关键因素。
一些知名品牌在市场中占有一定的份额，他们通过对产品质量的严格控制和技术创新的不断追求，赢得了消费者的信任和认可。
而一些新进入行业的企业则需要通过降低价格、提升服务等手段来争夺市场份额。
另外，气弹簧行业的发展受制于技术创新。
气弹簧行业的核心技术在于气动工具的设计和制造。
随着科技的进步，越来越多的创新技术被应用到气动工具中，例如节能技术、智能控制技术等。
这些新技术的应用不仅提高了气动工具的效率和性能，同时也降低了使用成本。
因此，气弹簧行业需要不断推动技术创新，以满足市场的需求和提高企业的竞争力。
最后，气弹簧行业的发展也面临一些挑战。
一方面，环保问题成为行业发展的关键。
气动工具使用气体作为动力源，但气体的排放对环境造成污染。
因此，气弹簧行业需要加大环保技术的研究和应用，减少对环境的影响。
另一方面，价格波动和原材料供应也是行业的挑战之一。
对于一些中小企业而言，他们对原材料价格的承受能力有限，一旦原材料价格波动过大，就会对企业的生产和销售造成不利影响。
综上所述，气弹簧行业在市场需求的推动下快速发展，并面临着激烈的竞争和技术创新的挑战。
行业参与者应该加强品牌建设、提升产品质量，注重环保技术的研究和。
“器量”惊人的气弹簧
撰文 / 王荣 陈雷鸣（陕西中航气弹簧有限责任公司） 审核 / 史庆起（中国飞机强度研究所）气弹簧“器量”惊人的气弹簧的“慢性子”气弹簧具有支撑、缓冲、制动以及调节高度和角度等功能，根据它的特点与应用领域的不同，气弹簧又被称为支撑杆、气压棒等。
与普通弹簧相比，气弹簧具有在工作过程中打开或闭合速度相对缓慢、弹性变化和缓、容易控制等特点，在汽车、航空、医疗器械、家具、机械制造等很多领域都有应用。
无论是常见的螺旋形普通弹簧还是气弹簧，都要具备以下几个能力：在外力作用下发生形变、在外力卸载后恢复原状；长期重复使气弹簧这个东西，你可能没听过，但一定见过，例如汽车上用来支撑引擎盖和后备箱的金属杆，或是橱柜门打开时用来支撑柜门的装置等。
气弹簧在飞机上的应用也非常广泛。
▶ 柜橱门上使用的气弹簧▶ 气弹簧可以防止舱门打开过急KP DISCOVERY探索发现▶ 气弹簧的使用场合不同，规格会有很大的差异（供图/陕西中航气弹簧有限责任公司）202434MAY.用，仍能保持性能不衰退的抗疲劳性、耐腐蚀性以及一定的刚度和支撑力。
给弹簧充气气弹簧主要由活塞杆、活塞、密封导向套、气体填充物、缸体、接头等部分组成。
在制造气弹簧的过程中，充气是很重要的一个环节：通过给密闭的缸体内充入气体，使缸体内的压力高于大气压的几倍或者几十倍，进而利用活塞两端的压力差，让活塞杆实现自由运动。
按需设计在飞机上，气弹簧主要用在雷达罩、口盖、舱门等部位。
其力值、伸展长度、工作行程、两端的接头形式等，都可以根据实际使用需求订制。
例如，用在飞机舱门上的气弹簧，可以为舱门提供开启力和支撑力，以及通过压缩气体助力舱门关闭。
而舱门的大小、轻重、使用环境等都是影响气弹簧设计的重要因素，工程师会根据舱门的具体参数按需设计。
气弹簧中的力学气弹簧主要以缸体内的压缩气（责任编辑 / 高琳 美术编辑 / 周游）▶舱门打开后，气弹簧可以起到一定的支撑作用体为介质，通过气体的压缩膨胀力来推动活塞杆工作，其使用寿命以其可以完全伸缩的次数来计算，通常为5～8万次。
4飞机的气动弹性力学
1
刚度与气动弹性设计
1 飞机结构的刚度要求
主导思想：受飞机布局设计所确定的气动特性（升阻特
性、力矩特性）及飞行性能要求，必须使飞 机的刚度条件满足飞行总体技术性能；在气 流复杂作用下结构不允许由于刚度不足带来 的不安全或较大损伤积累的行为。
2
1 飞机结构的刚度要求
1 ）静刚度特性要求（变形量控制要求） 飞机结构的各个构件实际都有刚度要求，只是与强度问题
的速度，控制操纵副翼或直接升力面）
16
5 气动弹性方框图
迎角α
升力Y
机翼
刚性机翼空气 动力方框图
迎角α
α+θ
升力Y
刚性机翼
扭矩
作为弹性系统 机翼
扭角 θ
弹性机翼空气 动力方框图
17
5 气
θ
Y+I
变形
弹性系统
质量惯性 θ
惯性力I
弹性机翼的突 风响应
θ
18
6 气动弹性分类
2）静气动弹性问题对结构部件的刚度要求 机翼盒段的抗扭刚度要满足不能使其在气流扰动下发生剖面
扭转角扩大(发散)的可能；
机翼盒段（副翼连接段）的抗扭刚度要满足不能使其在气流
扰动下发生副翼失效或反效的可能。
3）动气动弹性问题对结构部件的刚度要求 机尾翼及副翼受气流扰动条件下，在一定速度范围内不允许
I(惯性力)
A(气动力)
I
S A
E(弹性力)
气动弹性力学三角形
T
E
气动伺服弹性力学三角形
I
A 气动热弹性力学三角形
E
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析与实验；
结构部件在飞行包线上的气动弹性精确数值计算，确定颤振临
弹簧在航空、飞机以及直升机上的应用
弹簧在航空、飞机以及直升机上的应用现在的机械很多，特别是一些航空中的飞机也使用弹簧，现在的航空弹簧可是需要质量非常好的。
下面我们就来介绍一下航空、飞机以及直升机弹簧的应用。
1、Trent900与GP7000发动机FAG是所有喷气式飞机发动机弹簧及新型Rolls-Royce“Trent900”发动机大量元件的唯一供应商。
该发动机为空中客车A380－世界上最大的客机提供动力。
FAG会在将来提供空中客车A380的第二代发动机,即与普惠公司和通用电气联合开发的GP7000.2、Trent500发动机FAG航空弹簧部门与Rolls-Royce密切合作，在极短的时间内，开发除了用于空中客车A340-500和A340-600的Trent500发动机的新型主轴弹簧（高度集成，使用新材料）。
FAG的成功因素：①.FAG航空弹簧部门是开发发动机弹簧（主轴弹簧和变速箱弹簧）的重要力量。
②.Trent500发动机提供极高的功率密度。
③.FAG的综合试验台测试程序证明了高强度主轴弹簧的可靠性。
3、PW4000发动机超过一半的商用客机使用普惠发动机。
超过70家航空公司对PW4000发动机的可靠性充满信心。
推力从22到45吨，几乎所有的大型飞机都是由空中客车和波音制造。
空中客车：A300；A310；A330；波音：B747；B767；B777；MD-11 FAG的成功因素：①.FAG航空弹簧部门是这些发动机的所有主轴弹簧的提供商。
②.此外，FAG航空弹簧部门是所有齿轮箱弹簧的核准供应商。
③.同样，这些弹簧必须满足最高的质量和可靠性标准4、BR700发动机BR700发动机的集成主轴弹簧配置：FAG航空弹簧部门已为BR700发动机开发出了主轴弹簧配置。
这些发动机由德国Rolls-Royce（劳斯莱斯）开发，被应用在波音、庞巴迪和湾流公司制造的支线及商务喷气式飞机上。
FAG的成功因素：①.“同步工程技术"—与用户“手拉手”地进行产品开发②.通过系统集成，减少产品重量和元件数量，节约成本。
民用飞机气弹簧设计分析
民用飞机气弹簧设计分析作者：唐行微来源：《科技视界》2015年第28期【摘要】气弹簧是性能可靠和安装方便的定制结构件，相对于民机上使用的传统机械弹簧单元在重量上具备优势。
本文介绍了气弹簧的组成结构和工作方式，通过民用飞机舱门设计中的工程实例简要描述了在民机舱门上气弹簧设计的方法，通过CATIA仿真来模拟气弹簧的安装及运行来优化气弹簧的各项基本参数，并且给出了民机气弹簧的可靠性计算标准。
【关键词】气弹簧；民机舱门；可靠性0 前言气弹簧是一种可以实现支撑、缓冲、制动、高度及角度调节等功能的零件，在工程机械中，主要应用于雷达罩、口盖、舱门等部位。
气弹簧主要由活塞杆、活塞、密封导向套、填充物、压力缸和接头等部分组成，在密闭的缸体内充入和外界大气压有一定压差的惰性气体或者油气混合物，进而利用在活塞杆横截面上的压力差完成气弹簧自由运动。
工作时，惰性气体、油液通过活塞上的阻尼孔时产生阻尼作用，控制气弹簧的运行速度，其运行速度相对缓慢、动态力变化不大。
在飞机结构舱门设计中经常使用弹簧作为机构功能实现的一部分单元，通常用于提供手柄回弹的回复力，机构运作的助力以及防止机构意外运动的过中心阻力。
其中用于提供助力和阻力的弹簧通常为压缩弹簧，舱门设计中通常采用传统机械弹簧，这种设计存在两方面的劣势：一是传统机械弹簧其材料通常为321固溶钢或者15-5PH不锈钢，在重量上需要付出一定代价，二是目前航空领域弹簧制造主要通过辅助工具手工弯制，其实际力学性能通常与设计目标存在一定差异且不稳定。
气弹簧由于其安装方便，工作平稳，使用安全，成为汽车和机械制造等领域的标准配件。
相对于传统机械弹簧，定制气弹簧在确保满足设计需求和重量上具备明显的优势，舱门机构中使用的多处弹簧单元均可使用气弹簧来替代。
本文根据实际舱门的结构特点及气弹簧在舱门上的具体应用，对安装在舱门上的气弹簧的运动状态进行了分析和研究，给出了具体舱门气弹簧的设计步骤，同时对于民机舱门在使用条件及可靠性方面做了基本的分析。
气弹簧_精品文档
气弹簧气弹簧简介及应用领域气弹簧是一种以气体为介质的弹簧，通过控制气体的压力来实现对载荷的支撑和减震效果。
相比传统的金属弹簧，气弹簧具有较大的可调节范围、重量轻、结构简单等优点，广泛应用于工业、汽车、航天、医疗装置等领域。
本文将详细介绍气弹簧的结构和原理，以及其在汽车避震系统中的应用。
一、气弹簧的结构和原理气弹簧主要由内胆、外胆、进气阀和出气阀等组成。
内胆是气体封闭的空间，外胆则起到保护内胆的作用。
进气阀和出气阀用于控制气流的进出以调节气压。
当气弹簧收缩时，气体进入进气阀，增加气压，从而实现载荷的支撑。
当气弹簧伸展时，气体通过出气阀释放，降低气压而实现减震效果。
气弹簧的原理与气体压力定律相关。
根据波义耳定律，气体体积与压力成反比。
而气弹簧的体积由内外胆的设计决定，通过控制气体容积的大小，进而实现对载荷的调节。
这种通过温度、湿度对气体体积变化较小的弹性元件，被广泛应用于需要精确控制载荷的场合。
二、气弹簧在汽车避震系统中的应用气弹簧作为一种轻量化且可调节的弹簧装置，在汽车避震系统中发挥着重要的作用。
与传统的金属弹簧相比，气弹簧具有以下优势：1. 轻量化设计：气弹簧由气体填充，相对于金属弹簧，气弹簧具有更轻的重量，可以在减少汽车整体重量的同时增加整车的燃油经济性。
2. 调节性能优越：气弹簧可以通过改变气压来调节载荷的大小，提供更好的悬挂调节能力。
在不同的负载条件下，可以根据实际需求精确地调整气弹簧的压力，实现更舒适的乘坐体验和更好的悬挂稳定性。
3. 良好的减震效果：气弹簧具有较好的减震效果，可以减少汽车行驶过程中的颠簸和震动对驾乘人员的影响。
特别是在恶劣路况下，气弹簧能够更好地吸收冲击力，提供更平稳的驾驶感受。
除了在普通乘用车上应用，气弹簧在休闲车、越野车、商用车等领域也有广泛的应用。
在休闲车中，气弹簧可以提供更好的行驶舒适性，为乘坐者创造更好的旅行体验。
在越野车中，气弹簧的可调性能使得车辆可以在不同路况下提供更好的悬挂系统调节，增强越野能力。
大型民用飞机概念方案气动弹性综合分析方法研究
大型民用飞机概念方案气动弹性综合分析方法研究张新榃;张帅;王建礼;石伟峰【摘要】现代大型民用飞机在概念设计阶段需要对机体弹性的影响进行充分考虑.本文利用气动和结构各自学科的工程方法对大型民用飞机概念方案进行气动弹性建模与计算,利用全速势方法进行初步气动载荷分析,利用亚声速偶极子格网法进行非定常气动力的计算,利用梁架模型和刚度缩比方法对结构进行初步建模,利用统计方法计算得到各结构部件的分类重量并在结构模型中完成质量分配,形成可用于概念方案阶段静气弹载荷分析、颤振分析的气动弹性模型,并以大型民用飞机为算例进行分析研究,得到结构弹性对于全机气动特性、变形以及颤振特性的影响.【期刊名称】《航空科学技术》【年(卷),期】2018(029)010【总页数】5页(P16-20)【关键词】大型民用飞机;飞机概念设计;气动弹性建模;静气弹;颤振【作者】张新榃;张帅;王建礼;石伟峰【作者单位】中国商飞北京民用飞机技术研究中心,北京 102209;中国商飞北京民用飞机技术研究中心,北京 102209;中国商飞北京民用飞机技术研究中心,北京102209;中国商飞北京民用飞机技术研究中心,北京 102209【正文语种】中文【中图分类】V215.3在飞机概念方案设计阶段飞行马赫数已经确定，全机特征重量（质量）指标也已确定，表达全机外形特征的参数（机翼、尾翼平面形状等）则需要进行权衡分析。
在方案参数权衡中，考虑更多的往往是高低速气动特性、结构重量特性、经济性等，对于气动弹性特性的关注较少，一方面是因为之前民用飞机大多数型号结构柔性较低，弹性对于总体设计阶段的影响有限；更重要的一方面是设计早期暂无结构详细方案，无法直接获得用于全机气弹分析的结构模型，结构方案的滞后成为了概念阶段气弹分析的最大障碍。
面对这种情况，通常只能通过近似机型的经验指导结构设计，但是不能得到气弹特性对总体设计参数的敏感度信息。
现代大型民用飞机对于轻量化的要求不断提高，复合材料的使用导致飞机结构柔性不断增大[1]，在概念设计阶段考虑气动/结构耦合效应的载荷分析，以及考虑布置方案对于气弹稳定性的影响，成为了现代大型民机概念设计需要面对的重要问题[2，3]。
气动弹簧竖直悬吊系统的设计及分析
为了给地面航天器模拟器提供零重力太空环境，并满足“自由—自由”的边 界条件，本文提出了一套气动弹簧竖直悬吊系统的设计方案。该系统具有大承载 能力、低刚度、低频率、低摩擦和大行程的特点，主要由低摩擦活塞气缸系统、 高精度压力控制系统和蓄能器组成。低摩擦活塞气缸系统用于悬挂模拟器，承载 模拟器的重量，并提供竖直方向的运动；高精度压力控制系统的作用是维持系统 内部的压力恒定，以保证系统的刚度和频率；蓄能器可以降低系统的压力波动， 提高系统性能。
1.1 课题来源 ................................................................................................... 1 1.2 研究背景和意义 ....................................................................................... 1 1.3 竖直悬吊系统国内外研究现状及分析 ................................................... 2
The structure parameters of system and the effects caused by environmental parameters were finally concluded through combining the pressure control models with the dynamic models of the simulator. Also the analysis of the system frequency and rigidity and the displacement caused by external incentives in the simulator were completed. In conclusion, the displacement response can meet the demands whatever the simulator is excited by high frequency sine sweeping, low frequency sine sweeping, square wave or triangle wave.
气弹簧工作原理
气弹簧工作原理气弹簧是一种利用气体压力来提供弹性支撑力的装置，广泛应用于工业、汽车、航空航天等领域。
它与传统的机械弹簧相比具有重量轻、体积小、可调性强等优点。
下面将详细介绍气弹簧的工作原理。
1. 气弹簧的结构气弹簧由两个主要部分组成：气缸和活塞。
气缸是一个封闭的容器，内部充满了气体，通常是压缩空气。
活塞则是一个与气缸内壁密封配合的部件。
在气弹簧的工作过程中，气缸和活塞之间形成了一个封闭的空间。
2. 气弹簧的工作过程当外部施加压力或负荷作用于气弹簧时，气缸内的气体受到压缩，从而产生了压力。
这个压力会通过活塞传递到外部，提供弹性支撑力。
当外部压力减小或负荷消失时，气缸内的气体会膨胀，恢复到初始状态。
3. 气弹簧的调节性气弹簧的弹性支撑力可以通过调节气缸内气体的压力来实现。
增加气体压力可以增加弹簧的硬度和支撑力，而减小气体压力则会降低弹簧的硬度和支撑力。
这种可调节性使得气弹簧在不同应用场景中具有更大的灵活性。
4. 气弹簧的应用气弹簧广泛应用于各个领域。
在工业领域，气弹簧常用于机械设备的减震、缓冲和支撑系统中，可以提供稳定的弹性支撑力，减少震动和冲击。
在汽车领域，气弹簧常用于悬挂系统中，可以调节车身高度和硬度，提供舒适的乘坐体验。
在航空航天领域，气弹簧常用于飞机起落架和航天器的减震系统中，提供可靠的支撑和保护。
总结：气弹簧是一种利用气体压力提供弹性支撑力的装置。
它由气缸和活塞组成，通过调节气缸内气体的压力来实现弹簧的硬度和支撑力的调节。
气弹簧具有重量轻、体积小、可调节性强等优点，广泛应用于工业、汽车、航空航天等领域。
它在机械设备的减震、缓冲和支撑系统、汽车悬挂系统以及航空航天器的减震系统中发挥着重要的作用。
通过了解气弹簧的工作原理，我们可以更好地理解其在不同领域的应用，为相关领域的设计和工程提供参考和指导。
民用飞机气弹簧设计分析
展到极限程度。
图1某型民用飞机舱门结构示意根据周边结构的实际可安装空间情况确定使用两个气弹簧气弹簧的完全压缩力初步设计为门体重量的3倍左右,考虑摩擦力等将气弹簧的完全压缩力初步确定为300N。
下图为飞机航截面投影面,两侧气弹簧的安装相对于门体对称面所示点A为气弹簧与铰链臂连接点的位置需要确定气弹簧在机身上的安装点,根据门体本身尺寸考虑选取气弹簧安装尺寸为将气弹簧安装角度设定为与水平位置成12°,则确定出与机身相连接的安装点B,如下图点B所示。
图2气弹簧安装点位置的确定根据气弹簧及压缩气弹簧的设计标准,在气弹簧举力为300N将缸筒直径初步定为φ22mm,导杆直径为φ10mm。
门完全打开与完全关闭时角度为82度,此时A点转至A’点,则气弹簧长度伸展为A’B=318.171,参考下图3。
图3门完全关闭时气弹簧的伸展状态根据上面的分析初步确定气弹簧总长度为320mm,即设计行程为60mm。
根据此处铰链臂的结构形式,确定气弹簧的两端接头形式,舱门铰链臂连接处,在耳片与气弹簧之间安装球轴承;同样在支座和气弹簧之间也安装球轴承,如下图4所示。
图4初步设计结构形式在完成初步设计之后,通过CATIA的运动仿真功能,将初步设计的气弹簧与门体周边结构进行运动模拟,保证在舱门打开过程中,弹簧的运动不会受到卡滞,并选取运动过程中的若干个时间点进行投影运算分析力值情况,根据计算的结果对气弹簧的结构形式进行了进一步的优化,最终确认下来总长为235mm,运动行程长度为75mm。
图5最终设计结构形式(下转第152页93Science&Technology Vision科技视界辅导员应自觉承担相应的责任。
虑的可靠性分析给出了计算的方式和定量的要求。
能够看出一位诗人的性格特点!。
飞机起落架撑杆锁弹簧的分析与设计
撑杆锁弹簧的设计是下位锁撑杆组件乃至整个收 放系统设计ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ至关重要的环节，其参数影响着收放系统
以 某 型 飞 机 主 起 落 架 撑 杆 弹 簧 设 计 为 例，收 放 撑杆的运动形式基于平面四杆机构设计 [8]，下位锁系
中开锁作动筒和收放作动筒的设计以及整个收放系统 统 采 用 双 弹 簧 形 式，起 落 架 下 位 上 锁 状 态 拉 簧 长 度
RESEARCH 研究论文
缓冲支柱 上锁杆 下锁杆
上撑杆 撑杆弹簧 下撑杆 图2 支承式撑杆锁弹簧布置 Fig.2 Springs in down-lock of lock stays
中，需要考虑在最大上锁力、最低作动效率、弹簧皆正常 工作、弹簧工作拉力最大、重力与气动力严重阻碍开锁、 最大接头摩擦力和最大收放作动筒载荷并存的条件下 必须能使下位锁开锁；同时也要考虑下位锁开锁作动筒 在最小上锁力、最高作动效率、弹簧皆正常工作、弹簧工 作拉力最小、1g 重力载荷、无气动力载荷、无接头摩擦 力和无收放作动筒载荷并存的条件下必须不能使下位 锁开锁。起落架收放作，动筒的设计过程中需要考虑气 动载荷、过载、舱门载荷、液压系统性能和接头摩擦力对 起落架收放系统的影响。
2. PLA Navy’s Aviation Military Representative Office，Zhuzhou 412000, China） [ABSTRACT] Springs play a crucial role in airplane landing gear down-lock mechanisms. It is necessary to consider the coordination between springs in down-lock mechanism and unlock actuator, the springs behavior impact on gear during retraction and extension, and the free fall situation. The design process of springs on down-lock mechanisms is discussed, specifications of springs design are listed, a new method different from force analysis is provided, and an example of springs on down-lock mechanism design is given. Keywords: Landing gear; Down-lock mechanism; Locking stay; Spring DOI:10.16080/j.issn1671-833x.2017.03.078
某民用飞机气动弹性设计技术研究
某民用飞机气动弹性设计技术研究摘要：近年来，民用飞机已经成为人们出行的主要工具，为人们生活带来了诸多便利条件，广受大众欢迎和青睐。
但是，与其他发达国家相比，我国飞机设计技术研究较晚，在气动弹性设计方面存在一些争议。
就民用飞机来说，气动弹性设计是飞机整体设计的重要组成部分，也是关键技术。
一般情况下，民用飞机将发动机吊挂在翼下，飞机机翼安装过程中，必须结合翼尖、翼梢特点综合考虑，分析其对气动弹性变形、气动载荷重新分布、气动弹性稳定性可能产生的影响，为气动弹性设计提供参考依据。
同时，设计过程中，应按照相关法律法规运用技术、开展工作。
关键词：民用飞机；气动弹性；设计技术；研究民用飞机气动弹性设计，是为了确保飞机飞行过程中气动弹性稳定性。
气动弹性指的是气流中，弹性物体的力学行为，其设计要考虑到气动力与弹性体间的相互影响关系。
气动力和惯性力共同作用于飞机结构，进而造成动、静态弹性变形，反之弹性变形对气动力、弹性力和惯性力产生影响。
这种相互作用被称为气动弹性效益。
气动弹性设计与飞机性能、品质、安全性密切相关，若气动弹性设计技术使用不当，设计不合理，则会成为其他结构设计的不利因素，甚至遗留安全风险，进而气动弹性设计成为飞机设计中的核心技术之一。
1.民用飞机气动弹性设计问题早期制造民用飞机过程中，由于气动弹性设计问题留下安全隐患引发安全事故例子有很多，我们必须接受教训，对气动弹性设计技术研究加强重视程度。
设计后进行试验模拟，确保飞机飞行包线内不发散、颤振、嗡鸣，保证气动伺服弹性与其他弹性稳定，设计过程中，需要制定周密计算、安排、试验才得以实现。
试验中若飞机包线内发生不稳定现象，则必须找到原因、改进结构，严格控制飞机进入飞行阶段后的飞行状态。
民用飞机气动弹性设计目的除了预防飞机发生气动弹性不稳定状况，还有就是通过气动弹性特点，促进飞机性能的提升，所以应将气动弹性设计纳入整体设计目标中，结合飞机其他关键设计共同研究。
气弹簧结构
气弹簧结构引言气弹簧结构是一种常用的弹性元件，广泛应用于工程领域。
它具有良好的缓冲和减震性能，能够吸收机械系统中产生的冲击和振动能量，从而保护机械设备的正常运行。
本文将对气弹簧结构的原理、设计、应用和发展趋势进行全面、详细、完整且深入地探讨。
气弹簧结构原理气弹簧结构是以气体为介质的一种弹簧结构。
它由内外两层金属薄壳和介质（气体）组成，其中内层壳体被称为气密壳，外层壳体被称为外壳。
当气弹簧受到外力作用时，气体被压缩或膨胀，从而产生弹性力，实现对外力的缓冲和减震作用。
气弹簧结构的工作原理1.内压式气弹簧结构：气体被压缩在气密壳内，外力压缩气体时，气体压力增加，形成反作用力，实现缓冲和减震效果。
2.外压式气弹簧结构：外界气体被压缩在外壳内，外力作用时，气体膨胀产生反作用力，实现缓冲和减震效果。
气弹簧结构的设计考虑因素1.载荷：根据实际应用情况确定气弹簧结构的负载能力。
2.压缩比：根据所需的减震效果和允许的膨胀量，确定气弹簧结构的压缩比。
3.壳体形状：不同形状的壳体对气弹簧结构的性能有不同影响，需根据具体需求选择合适的形状。
4.气体介质选择：不同气体的压力-体积关系不同，需选择合适的气体介质以获得期望的性能。
气弹簧结构的应用领域气弹簧结构广泛应用于以下领域：工业自动化设备1.工厂生产线上的传送带系统中，气弹簧结构用于减震和缓冲，保护物品在传送过程中不受损坏。
2.气弹簧结构还用于悬挂式载荷的平衡系统，实现平稳悬浮和自适应调节，提高生产效率。
交通工具1.汽车悬挂系统中的气弹簧结构能够吸收道路震动，提高乘坐舒适性和车辆稳定性。
2.高铁和地铁车厢中的气弹簧结构用于减震和缓冲，保护乘客的安全和舒适。
航空航天1.飞机起落架中的气弹簧结构能够吸收着陆时的冲击，确保飞机在地面平稳运行。
2.航天器发射过程中，气弹簧结构可以减少振动对航天器的影响，提高发射成功率。
气弹簧结构的发展趋势气弹簧结构作为一种新型的弹性元件，在工程领域具有广阔的应用前景。
气弹簧布置及选型设计指南
气弹簧参数
气弹簧参数1. 气弹簧的定义和作用气弹簧是一种通过压缩气体来储存和释放能量的装置。
它由一个密封的容器和其中的气体组成。
当外力作用于气弹簧上时，气体会被压缩，从而储存能量；当外力消失时，气体会膨胀，释放储存的能量。
气弹簧常用于工业、汽车、航空航天等领域，具有提供稳定支撑、减震吸能等功能。
2. 气弹簧的参数2.1 压力（Pressure）压力是指单位面积上施加在气弹簧内壁上的力。
常用单位为帕斯卡（Pa）或psi（英国制单位）。
压力决定了气体在气弹簧内的压缩程度，进而影响其储存和释放能量的能力。
2.2 容积（Volume）容积是指气弹簧内部空间的大小。
通常以升或立方米为单位。
容积决定了气弹簧内储存的气体数量和压缩程度。
2.3 弹簧常数（Spring Constant）弹簧常数是指气弹簧在单位压力下产生的位移。
它反映了气弹簧的刚度和弹性特性。
弹簧常数越大，气弹簧的刚度越高，需要更大的力来产生相同的位移。
2.4 储气量（Air Capacity）储气量是指气弹簧所能容纳的气体数量。
储气量决定了气弹簧的储存能量的大小。
2.5 额定载荷（Rated Load）额定载荷是指气弹簧能够承受的最大力。
超过额定载荷可能导致气弹簧变形或失效。
3. 气弹簧参数选择与设计3.1 载荷需求在选择和设计气弹簧参数时，首先需要确定所需承受的载荷范围。
根据实际应用情况和预期负载，选择适当的额定载荷。
3.2 弹性特性根据所需的支撑、减震、吸能等功能，选择合适的弹簧常数。
较大的弹簧常数适用于需要高刚度和较小变形的应用，而较小的弹簧常数适用于需要较大变形和较低刚度的应用。
3.3 容积和压力根据所需的储气量和压力范围，选择合适的气弹簧容积和压力。
较大的容积和压力适用于需要储存更多能量或承受更高压力的应用。
3.4 材料选择气弹簧通常由金属或橡胶等材料制成。
根据应用环境、温度、耐腐蚀性等要求，选择合适的材料。
4. 气弹簧参数测试与验证4.1 压力测试通过使用压力计等工具，测量气弹簧内部的实际压力。
航空气动弹性优化设计研究
航空气动弹性优化设计研究随着现代科技的快速发展，飞机已经成为现代交通运输中必不可少的一种交通工具。
而飞机的稳定性和安全性是提高其性能的关键因素。
因此，航空气动弹性优化设计研究逐渐成为了一个被广泛关注的领域。
本文就此展开讨论。
一、航空气动弹性的定义和作用航空气动弹性主要指的是飞机在空气动力作用下，由于结构和空气动力效应的相互作用而出现的变形特征和动力响应。
气动弹性在飞行器设计、运行和维护中起着至关重要的作用。
准确的气动弹性分析可以帮助设计者改进飞机的性能，提高其空气动力特性、机体稳定性和操纵性。
同时，对于飞机的结构设计和制造，气动弹性特性的考虑也是必不可少的。
二、航空气动弹性优化设计的关键技术1.气动弹性分析与建模技术气动弹性分析与建模技术是航空气动弹性优化设计的基础。
在分析和建立航空器的气动弹性模型时，需要考虑空气动力、弹性振动、控制与操纵等多个方面的问题，采用多学科交叉研究的方法进行综合分析。
此外，还需要运用计算流体力学、有限元方法和数值优化技术等现代技术手段，提高模型建立的准确性和可靠性。
2.气动弹性优化设计方法气动弹性优化设计方法其实就是帮助设计师选择最优设计的技术。
在设计过程中，需要考虑多种因素如结构的刚度、飞行特性、耐用性和可靠性等。
通过基于经验的设计、统计分析或优化算法等多种技术手段来进行优化设计，最终得到适用于特定要求和条件下的最优解。
目前，常规优化方法如梯度优化、随机优化和遗传优化算法已被广泛应用于飞机气动弹性优化设计。
3.试飞与验证技术试飞与验证是航空气动弹性优化设计的重要环节。
在试验过程中，需要对优化设计后的飞机进行地面试飞、初次飞行前的准备工作、对试飞效果进行评估等多个环节。
同时，还需要采用各类先进的检测技术来收集试验数据，如应力传感器、风洞试验设备和图像处理技术等，最终进行数据处理和分析，以验证优化设计的准确性和可靠性。
三、航空气动弹性优化设计的重要意义航空气动弹性优化设计的意义在于优化飞机的性能和安全性。
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民用飞机气弹簧设计分析-机械制造论文
民用飞机气弹簧设计分析
唐行微
（上海飞机设计研究院结构部，中国上海201210）
【摘要】气弹簧是性能可靠和安装方便的定制结构件，相对于民机上使用的传统机械弹簧单元在重量上具备优势。
本文介绍了气弹簧的组成结构和工作方式，通过民用飞机舱门设计中的工程实例简要描述了在民机舱门上气弹簧设计的方法，通过CATIA仿真来模拟气弹簧的安装及运行来优化气弹簧的各项基本参数，并且给出了民机气弹簧的可靠性计算标准。
关键词气弹簧；民机舱门；可靠性
0 前言
气弹簧是一种可以实现支撑、缓冲、制动、高度及角度调节等功能的零件，在工程机械中，主要应用于雷达罩、口盖、舱门等部位。
气弹簧主要由活塞杆、活塞、密封导向套、填充物、压力缸和接头等部分组成，在密闭的缸体内充入和外界大气压有一定压差的惰性气体或者油气混合物,进而利用在活塞杆横截面上的压力差完成气弹簧自由运动。
工作时，惰性气体、油液通过活塞上的阻尼孔时产生阻尼作用，控制气弹簧的运行速度，其运行速度相对缓慢、动态力变化不大。
在飞机结构舱门设计中经常使用弹簧作为机构功能实现的一部分单元，通常用于提供手柄回弹的回复力，机构运作的助力以及防止机构意外运动的过中心阻力。
其中用于提供助力和阻力的弹簧通常为压缩弹簧，舱门设计中通常采用传统机械弹簧，这种设计存在两方面的劣势：一是传统机械弹簧其材料通常为321固溶钢或者15-5PH不锈钢，在重量上需要付出一定代价，二是目前航空领域弹
簧制造主要通过辅助工具手工弯制，其实际力学性能通常与设计目标存在一定差异且不稳定。
气弹簧由于其安装方便，工作平稳，使用安全，成为汽车和机械制造等领域的标准配件。
相对于传统机械弹簧，定制气弹簧在确保满足设计需求和重量上具备明显的优势，舱门机构中使用的多处弹簧单元均可使用气弹簧来替代。
本文根据实际舱门的结构特点及气弹簧在舱门上的具体应用，对安装在舱门上的气弹簧的运动状态进行了分析和研究，给出了具体舱门气弹簧的设计步骤，同时对于民机舱门在使用条件及可靠性方面做了基本的分析。
1 工程实例
某型民用飞机设计舱门重量为8.39kg。
舱门重心与铰链臂中心转轴的距离为：360.367mm。
由于门体、铰链臂(门体进行开关运动的中心) 和气弹簧构成一个杠杆系统。
在门打开过程中，通过门体本身重力和气弹簧阻力的双重作用，控制门下降速度门在完全打开位置时，伸展到极限程度。
根据周边结构的实际可安装空间情况确定使用两个气弹簧，并将气弹簧的完全压缩力初步设计为门体重量的3 倍左右，考虑摩擦力等影响，将气弹簧的完全压缩力初步确定为300N。
下图为飞机航截面投影面，两侧气弹簧的安装相对于门体对称面为对称结构。
所示点A为气弹簧与铰链臂连接点的位置需要确定气弹簧在机身上的安装点，根据门体本身尺寸考虑选取气弹簧安装尺寸为260mm，将气弹簧安装角度设定为与水平位置成12°，则确定出与机身相连接的安装点B，如下图点B所示。
根据气弹簧及压缩气弹簧的设计标准，在气弹簧举力为300N时，将缸筒直径初步定为φ22mm，导杆直径为φ10mm。
门完全打开与完全关闭时角度为82度，此时A点转至A’点，则气弹簧长度伸展为A’B=318.171，参考下图3。
根据上面的分析初步确定气弹簧总长度为320mm，即设计行程为60mm。
根据此处铰链臂的结构形式，确定气弹簧的两端接头形式，与舱门铰链臂连接处，在耳片与气弹簧之间安装球轴承；同样在支座和气弹簧之间也安装球轴承，如下图4所示。
在完成初步设计之后，通过CATIA的运动仿真功能，将初步设计的气弹簧与门体周边结构进行运动模拟，保证在舱门打开过程中，气弹簧的运动不会受到卡滞，并选取运动过程中的若干个时间点进行投影运算分析力值情况，根据计算的结果对气弹簧的结构形式进行了进一步的优化，最终确认下来总长为235mm，运动行程长度为75mm。
2 气弹簧可靠性分析
民用飞机的可靠性分析要求在飞机研制阶段对各个系统可靠性进行定量的估计，根据历史产品可靠性数据、系统的构成和结构特点、系统的工作环境等因素估计系统的可靠性。
其主要用途为可以将预计结果与要求的可靠性指标相比较，从而评价设计要求提出的可靠性指标能否够达到，并进一步在设计中，发现影响系统可靠性的主要因素，采取改进措施，此外也为安全性评估提供定量计算的依据。
在本文中工程实例要求的气弹簧的失效概率必须低于1E-5，对于民机而言考虑的是其签派可靠性PCF。
PCF=QTYCZ×λCAD×TAF×DIFF
其中QTYCZ为组件数量，λCAD为组件Z导致签派中断的失效率，即组件所有可能的失效中，能导致签派中断的失效率，该值通过计算获得。
TAF为飞行和滑跑阶段的平均时间。
DIFF是飞行和滑跑阶段的签派中断因子，改质是通过统计和计算获得的。
λCAD=λC×FDD
其中λC表示单个组件的失效率，而FDD表示失效探测因子，这两个参数要求将气弹簧组件按照其组成形式分解成各个小零件，包括活塞杆、缸体，接头等部分，根据各个零件的不同分类确定其失效探测因子，并根绝各零件固有的失效数据，按上述公式计算，即可得到用于分析气弹簧组件可靠性的定量评估数据。
3 总结
本文介绍了气弹簧基本组成和工作原理,结合某型飞机舱门的工程实力通过研究气弹簧的运动范围和安装位置,通过计算和仿真的方式进行气弹簧的设计和选型。
同时对于气弹簧在民机上使用中需要考虑的可靠性分析给出了计算的方式和定量的要求。
对于气弹簧在民机上的设计和使用提供了参考。
参考文献
［１］方益奇.气弹簧的刚度计算与安装位置研究[J].机床与液压,2010(4):70-71.
［２］李亮辉.浅析工程机械用气弹簧的设计选型[J].工程机械,2013(6):37-38. ［３］温号,王小东.方舱舱门的气弹簧选型安装设计[J].专用汽车,2010(10):50-52.
［责任编辑：汤静］。