海上作业直升机液压助降装置捕获快速性分析

doi:10.3969/j.issn.1004-132X.2026.10.022

摘要/Abstract

摘要：

为提高海上作业直升机液压助降装置的捕获快速性，设计了一种基于并联液压缸与链传动系统的液压驱动系统，并对其捕获性能开展研究。在分析液压助降装置捕获原理基础上，建立捕获过程动力学模型，据此探究蓄能器捕获压力、粗液压缸阻尼力、传动链张紧力、摩擦力以及液压油温度对捕获速度的影响机制，建立各影响分项的数学表征，揭示作用机理，并提出影响权重评价方法。对比试验结果表明，在常温工况下，粗液压缸阻尼力对捕获速度的影响最为显著，“释放-捕获”循环工作模式有助于提高捕获速度；而在低温工况下，液压油流动阻力成为制约捕获速度的关键因素。研究结果可为液压助降装置的作业策略优化与驱动系统设计改进提供参考。

关键词: 海上作业直升机, 液压助降装置, 捕获速度, 蓄能器供油, 并联液压缸, 链条传动

Abstract:

To improve the capture speed of the shipborne helicopter hydraulic landing assist device， a hydraulic drive system composed of parallel hydraulic cylinders and chain drive systems was designed， and its capture performance was studied. Firstly， the operating principle of the capture process was analyzed， a dynamic model for this process was established. The influence mechanism of the capture speed was discussed， including the accumulator captures pressure， the nonlinear damping force of the parallel cylinder， the tension force in the transmission chain， frictional forces， and oil temperature. Subsequently， The mathematical representations of each influencing factors were established， the action mechanisms were revealed， and a method for evaluating their influence weights was developed. Experimental results show that， in typical temperature environments， the damping force of the parallel hydraulic cylinder has the most significant impact on capture speed. Additionally， the "release-capture" working cycle is beneficial for enhancing capture speed. Flow resistance plays a crucial role in capture speed in low temperature condition. The research results provide valuable insights into the operational strategy and optimization design of hydraulic landing assist devices.

Key words: shipborne helicopter, hydraulic landing assist device, capture speed, accumulator oil supply, parallel hydraulic cylinder, chain drive

中图分类号:

TP238

王立新, 程瑞, 赵丁选, 贾拓, 苏琦. 海上作业直升机液压助降装置捕获快速性分析[J]. 中国机械工程, 2026, 37(10): 2594-2602.

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图/表 14

图1 直升机助降系统着舰引导过程

Fig.1 Helicopter landing system landing guidance process

图2 直升机液压助降装置捕获驱动系统

Fig.2 The drive system for shipborne helicopter hydraulic landing device

表1 仿真参数设定

Tab.1 Simulation parameter setting

名称	数值
初始气体压力p₀	15.5 MPa
初始气体体积V₀	7.5×10^-3m³
捕获结束蓄能器压力p_e	8.8 MPa
流量系数C_d	0.62
阀口面积A	1×10^-8m²
油液密度ρ	870 kg/m³

图3 捕获过程蓄能器压力曲线

Fig.3 The accumulator pressure curve of capture process

图4 捕获/释放工作循环下并联液压缸状态

Fig.4 The parallel hydraulic cylinders status during capture/release cycle

图5 链条张紧装置1.壳体2.张紧弹簧　3.链条接头　4.行程开关触发机构5.断裂检测行程开关6.螺母套　7.预紧螺母

Fig.5 The structure of chain tensioning device

图6 链条传动过程受力分析

Fig.6 Force analysis of chain drive process

表2 摩擦力模型参数

Table 2 Frictional force model parameters

$σ 0$ /（N·m^-1）	$σ 2$ /（N·s·m^-1）	f_c/N	f_s/N	$v s$ /（m·s^-1）
1×10⁵	1245	305	750	0.05

表2 摩擦力模型参数

Table 2 Frictional force model parameters

$σ 0$ /（N·m^-1）	$σ 2$ /（N·s·m^-1）	f_c/N	f_s/N	$v s$ /（m·s^-1）
1×10⁵	1245	305	750	0.05

图7 摩擦力曲线

Fig.7 Friction force curve

图8 试验平台组成

Fig.8 Composition of the experimental platform

图9 不同蓄能器压力时机械爪捕获位移曲线

Fig.9 Claw capture displacement curves with different accumulator pressures

图10 不同并联液压缸阻尼力时机械爪捕获位移曲线

Fig.10 Claw capture displacement curves with different parallel hydraulic cylinder damping force

图11 不同链条张紧力时机械爪捕获时间曲线

Fig.11 Claw capture time curves with different chain tension

图12 不同油液温度时机械爪捕获时间曲线

Fig.12 Claw capture time curves with different oil temperature

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