專利名稱：一種起落架緩沖器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及飛機(jī)起落架緩沖器設(shè)計(jì)領(lǐng)域。 技術(shù)背景
起落架是提供飛機(jī)用以起飛、著陸、滑跑和停放的專門裝置，其主要功用是承受飛機(jī)與地面接觸時(shí)產(chǎn)生的靜載荷和動(dòng)載荷，防止飛機(jī)結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞。起落架主要依靠緩沖器在著陸沖擊和在不平跑道上運(yùn)動(dòng)時(shí)降低沖擊載荷。
起落架緩沖性能設(shè)計(jì)是起落架設(shè)計(jì)的核心問(wèn)題之一，起落架緩沖性能的好壞主要依賴于緩沖器的設(shè)計(jì)是否合理，而緩沖器設(shè)計(jì)參數(shù)的恰當(dāng)與否，對(duì)緩沖性能有著決定性的影響。
在起落架初步設(shè)計(jì)階段，技術(shù)人員普遍采用起落架行業(yè)內(nèi)部的設(shè)計(jì)手冊(cè)進(jìn)行緩沖器參數(shù)設(shè)計(jì)，文獻(xiàn)《Aircraft Landing Gear Design !Principles and Practices》禾口《飛機(jī)起落架強(qiáng)度設(shè)計(jì)指南》給出了緩沖器參數(shù)設(shè)計(jì)的公式，但是在實(shí)際生產(chǎn)活動(dòng)中，理論值往往和試驗(yàn)值有一定的差距，給工程技術(shù)人員增添了不少的困難。
近年來(lái)，有學(xué)者從生產(chǎn)實(shí)際出發(fā)，對(duì)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則中理論值和試驗(yàn)值之間的差距進(jìn)行了研究，提出了一些有益的觀點(diǎn)。文獻(xiàn)《飛機(jī)裝載狀態(tài)對(duì)機(jī)輪載荷和起降安全性影響的定量分析》發(fā)現(xiàn)在對(duì)某型飛機(jī)進(jìn)行稱重時(shí)，發(fā)現(xiàn)幾個(gè)典型裝載狀態(tài)實(shí)際測(cè)量得到的機(jī)輪載荷總是與理論值相差較大，二者差值超出了測(cè)量誤差范圍，進(jìn)一步分析得到的結(jié)論是傳統(tǒng)的前起落架和主起落架載荷的理論計(jì)算方法存在缺陷，表現(xiàn)在(1)前起落架和主起落架在全伸長(zhǎng)狀態(tài)下的飛機(jī)水平基準(zhǔn)線并不一定平行于地面；(2)起落架壓縮會(huì)造成參考坐標(biāo)系內(nèi)的飛機(jī)重心坐標(biāo)發(fā)生變化，采用了停機(jī)壓縮后的重心坐標(biāo)進(jìn)行了起落架載荷計(jì)算，取得了一定的進(jìn)步。然而，在關(guān)鍵的步驟如何從全伸長(zhǎng)重心坐標(biāo)Cl到新的停機(jī)壓縮重心坐標(biāo)C2文獻(xiàn)中未詳細(xì)介紹，使得相關(guān)技術(shù)人員難以實(shí)施。而且，文獻(xiàn)作者從事的是飛機(jī)載荷測(cè)量的工作，只關(guān)注了起落架載荷的問(wèn)題，在文獻(xiàn)中未從起落架初步設(shè)計(jì)階段輪胎選擇問(wèn)題這個(gè)角度來(lái)考慮起落架載荷設(shè)計(jì)計(jì)算問(wèn)題。
文獻(xiàn)《起落架油氣式減震器性能設(shè)計(jì)的探討》發(fā)現(xiàn)在設(shè)計(jì)手冊(cè)的公式中，兩種傳統(tǒng)的起落架緩沖器參數(shù)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則都是把氣室初始容積作為結(jié)果參數(shù)，而將最大動(dòng)態(tài)壓縮曲線作為一種伴隨存在的自然結(jié)果參與設(shè)計(jì)的，因此，其在形式上盡管不盡一致，但本質(zhì)上是相同的。存在的問(wèn)題是當(dāng)減震器接近最大壓縮狀態(tài)時(shí)，由于彈性非常弱，往往難以為預(yù)期的設(shè)計(jì)結(jié)果湊出一個(gè)合適的最大動(dòng)壓縮載荷點(diǎn)，并使其最大行程和最大動(dòng)壓縮載荷同時(shí)滿足具體結(jié)構(gòu)和最大(限制)載荷系數(shù)的設(shè)計(jì)要求，所以無(wú)法為建立一條滿意的最大動(dòng)態(tài)壓縮曲線提供充分的設(shè)計(jì)依據(jù)。采用了緩沖器最大載荷和最大功量的設(shè)計(jì)要求，從建立一條氣室最大動(dòng)態(tài)壓縮曲線開(kāi)始和展開(kāi)設(shè)計(jì)的，稱為最大載荷法則的方法。其設(shè)計(jì)過(guò)程是由氣室容積推出最大動(dòng)壓縮曲線，再推出靜態(tài)壓縮曲線和使用動(dòng)態(tài)壓縮曲線。然而，文獻(xiàn)只關(guān)注了緩沖器在使用功和最大功下參數(shù)設(shè)計(jì)的問(wèn)題，沒(méi)有涉及到起落架載荷分配的問(wèn)題。而且，對(duì)于一般陸基飛機(jī)在著陸設(shè)計(jì)重量下，下沉速度3m/s的規(guī)定，是在總結(jié)國(guó)內(nèi)外規(guī)范和國(guó)內(nèi)外大量實(shí)測(cè)結(jié)果的基礎(chǔ)上給出的。它具有99. 9%的可靠性及95%的置信度。最大功只是飛機(jī)在小概率粗暴著陸情況下，飛機(jī)設(shè)計(jì)人員從可靠性和安全性的角度給出的工況。如果按照文獻(xiàn)中緩沖器最大載荷和最大功量的設(shè)計(jì)要求的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，問(wèn)題在于緩沖器性能不能得到充分的發(fā)揮，增加了起落架緩沖器的結(jié)構(gòu)重量，這在飛機(jī)設(shè)計(jì)領(lǐng)域尤其是民用飛機(jī)設(shè)計(jì)領(lǐng)域是難以接受的。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種能充分發(fā)揮緩沖器性能并在此基礎(chǔ)上降低緩沖器結(jié)構(gòu)質(zhì)量的起落架緩沖器。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是
一種起落架緩沖器，包括以下設(shè)計(jì)參數(shù)，活塞面積A、全伸長(zhǎng)體積V1、全伸長(zhǎng)壓力 P1，停機(jī)壓力P2、停機(jī)體積V2、全壓縮壓力P3、全壓縮體積V3、停機(jī)壓縮量Sst、使用行程S_、 最大行程^liax、油孔面積A。h，上述參數(shù)按照如下步驟得出
1)、根據(jù)起落架總體設(shè)計(jì)人員給出的起落架尺寸參數(shù)和飛機(jī)總體設(shè)計(jì)人員給出的重心參數(shù)確定飛機(jī)前起落架和飛機(jī)主起落架在全伸長(zhǎng)狀態(tài)下的示意圖，計(jì)算主起落架每個(gè)支柱最大停機(jī)載荷Fstand main max，前起落架最大停機(jī)載荷Fstand—_和前起落架最小停機(jī)載荷 Fstand—nose—min
Fstandjiainjiax = W (F-M)/(2F)
(1)
Fstandnosejiax = W (F-L)/F
(2)
Fstandnosejlin = W (F-N)/F
(3)
其中W表示飛機(jī)最大總重，由飛機(jī)總體設(shè)計(jì)人員給出；F表示前主輪距，在全伸長(zhǎng)到停機(jī)壓縮的過(guò)程中保持不變；M表示飛機(jī)后重心到地面的投影到主起落架接地點(diǎn)的距離；L表示飛機(jī)前重心到地面的投影到前起落架接地點(diǎn)的距離；N表示飛機(jī)后重心到地面的投影到前起落架接地點(diǎn)的距離；
2)、確定緩沖支柱停機(jī)壓力p2，該壓力為10. 35Mpa 14Mpa ；計(jì)算活塞面積A ；
A = Fstand max/p2
(4)
其中Fstand _表示起落架最大停機(jī)載荷，計(jì)算前起落架時(shí)代入Fstand n_ max，主起落 Φ時(shí)代入F.乂 H J I VjZ、1 stand—main—max ‘
3)、計(jì)算使用行程Suse和最大行程^iax
Suse = (v2-2gntNSt)/2gnsN
(5)
其中ν表示著陸時(shí)飛機(jī)的下沉速度；g為重力加速度；nt表示輪胎效率，由輪胎提供方給出；N表示設(shè)計(jì)垂直載荷的過(guò)載，由起落架總體設(shè)計(jì)人員根據(jù)相似的同類飛機(jī)給出一個(gè)預(yù)估值；St為設(shè)計(jì)垂直載荷的過(guò)載倍的停機(jī)載荷下的輪胎變形，由輪胎提供方給出；ns 表示緩沖器效率；
緩沖支柱總行程^iax的0. 9倍為使用行程，則
Sfflax = Suse/0. 9
(6)
4)、計(jì)算全壓縮體積V3和全壓縮壓力P3
V3 = 0. ISmaxA
(7)
設(shè)全壓縮到停機(jī)的壓縮比為I ps，則計(jì)算全壓縮壓力P3
P3 = RpsP2
(8)
5)、計(jì)算全伸長(zhǎng)體積V1和全伸長(zhǎng)壓力P1
全伸長(zhǎng)體積V1為
V1 = V3+SmaxA
(9)
全伸長(zhǎng)壓力P1為
P1 = P3V3A1
(10)
6)、計(jì)算停機(jī)體積V2和停機(jī)壓縮量
停機(jī)時(shí)的空氣體積V2為
V2 = P1V1ZiP2
(11)
則停機(jī)壓縮量Sst為
Sst = Smax-(V2-V3)A
(12)
7)、考慮重心后限以及重心前限計(jì)算全伸長(zhǎng)狀態(tài)下重心與起落架輪軸中心的距離 M'、N'禾口 L'；
設(shè)機(jī)身航向?yàn)閄軸，前進(jìn)方向?yàn)檎?；展向方向?yàn)閅軸，由機(jī)身軸線指向左側(cè)機(jī)翼為正；由右手法則，Z軸正方向垂直于機(jī)身軸線向上；設(shè)重心的后限位置坐標(biāo)點(diǎn)為Cb(x。b，z。b)，重心的前限位置坐標(biāo)點(diǎn)為 (ΧΜ1，Zcq)， 重心后限與前起落架輪軸中心的距離⑶QQ = V^-^)2+(^-^)2(13)重心后限與主起落架輪軸中心的距離@
權(quán)利要求
1. 一種起落架緩沖器，包括以下設(shè)計(jì)參數(shù)，活基面積Α、全伸長(zhǎng)體積V1、全伸長(zhǎng)壓力Pl， 停機(jī)壓力P2、停機(jī)體積V2、全壓縮壓力P3、全壓縮體積V3、停機(jī)壓縮量Sst、使用行程S_、 最大行程Smax、油孔面積Ami，其特征在于上述參數(shù)按照如下步驟得出1)、根據(jù)起落架總體設(shè)計(jì)人員給出的起落架尺寸參數(shù)和飛機(jī)總體設(shè)計(jì)人員給出的重心參數(shù)確定飛機(jī)前起落架和飛機(jī)主起落架在全伸長(zhǎng)狀態(tài)下的示意圖，計(jì)算主起落架每個(gè)支柱最大停機(jī)載荷Fstand main max，前起落架最大停機(jī)載荷Fstand—_和前起落架最小停機(jī)載荷ρ1 stand_nose_minFstand—main—max — W (F-M) / (2F) (1)F= WfF- ) /F1 stand_nose_max “ …1 1 (2)F= W(F-N) /F1 stand_nose_minn K1 丄、/ / 1(3)其中W表示飛機(jī)最大總重，由飛機(jī)總體設(shè)計(jì)人員給出；F表示前主輪距，在全伸長(zhǎng)到停機(jī)壓縮的過(guò)程中保持不變；M表示飛機(jī)后重心到地面的投影到主起落架接地點(diǎn)的距離；L表示飛機(jī)前重心到地面的投影到前起落架接地點(diǎn)的距離；N表示飛機(jī)后重心到地面的投影到前起落架接地點(diǎn)的距離；2)、計(jì)算活塞面積A:A — Fstand_max/P2(4)其中，P2為緩沖支柱停機(jī)壓力，P2值為10. 35Mpa 14Mpa ；Fstand max表示起落架最大停機(jī)載荷，計(jì)算前起落架時(shí)代入Fstand n-主起落架時(shí)代入Fstand main max ；3)、計(jì)算使用行程Suse和最大行程Smax Suse = (v2-2gntNSt)/2gnsN(5)其中ν表示著陸時(shí)飛機(jī)的下沉速度；g為重力加速度；nt表示輪胎效率；N表示設(shè)計(jì)垂直載荷的過(guò)載；St為設(shè)計(jì)垂直載荷的過(guò)載倍的停機(jī)載荷下的輪胎變形；ns表示緩沖器效率；緩沖支柱總行程Smax的0. 9倍為使用行程，則S =S /OQ(6)4)、計(jì)算全壓縮體積V3和全壓縮壓力P3 V3 = 0. ISfflaxA(7)設(shè)全壓縮到停機(jī)的壓縮比為I ps，則計(jì)算全壓縮壓力P3Ps = RpSP2(8)5)、計(jì)算全伸長(zhǎng)體積V1和全伸長(zhǎng)壓力P1 全伸長(zhǎng)體積V1為V1 = VSmaxA(9)全伸長(zhǎng)壓力P1為 Pi = P3V3A1(10)6)、計(jì)算停機(jī)體積V2和停機(jī)壓縮量停機(jī)時(shí)的空氣體積V2為V2 = P1VP2 (11)則停機(jī)壓縮量Sst為 Sst = Smax-(V2-V3)A (12)7)、考慮重心后限以及重心前限計(jì)算全伸長(zhǎng)狀態(tài)下重心與起落架輪軸中心的距離M'、 N'禾口 L'；設(shè)機(jī)身航向?yàn)閄軸，前進(jìn)方向?yàn)檎?；展向方向?yàn)閅軸，由機(jī)身軸線指向左側(cè)機(jī)翼為正； 由右手法則，Z軸正方向垂直于機(jī)身軸線向上；設(shè)重心的后限位置坐標(biāo)點(diǎn)為Cb0c。b，，重心的前限位置坐標(biāo)點(diǎn)為Ctl(X。,，Zcq)， 重心后限與前起落架輪軸中心的距離
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種起落架緩沖器，首先計(jì)算起落架的起落架全伸長(zhǎng)時(shí)載荷，按照傳統(tǒng)方法計(jì)算起落架的初始參數(shù)，根據(jù)全伸長(zhǎng)情況下的輪軸中心和重心坐標(biāo)計(jì)算出停機(jī)壓縮情況下的輪軸中心和重心坐標(biāo)；然后重新計(jì)算起落架停機(jī)載荷；擬合出使用動(dòng)態(tài)壓縮曲線，根據(jù)最大行程擬合出最大動(dòng)態(tài)壓縮曲線，由最大動(dòng)態(tài)壓縮曲線反求相關(guān)參數(shù)，形成完整方法。本發(fā)明提出一個(gè)可實(shí)施的起落架緩沖器的計(jì)算方案，對(duì)可以有效縮小起落架載荷的理論值和試驗(yàn)值之間的差距。在不增重的情況下使最大行程和最大動(dòng)壓縮載荷同時(shí)滿足具體結(jié)構(gòu)和最大載荷系數(shù)的設(shè)計(jì)要求。設(shè)計(jì)結(jié)果能夠更好地符合現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)實(shí)際，一定程度上縮短了起落架設(shè)計(jì)周期。
文檔編號(hào)B64C25/58GK102494073SQ201110362738
公開(kāi)日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2011年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月16日
發(fā)明者劉向堯, 聶宏, 魏小輝 申請(qǐng)人:南京航空航天大學(xué)