一种高可靠集成式车架稳定缓冲作动装置的制作方法

1.本发明涉及飞机起落装置，特别是一种高可靠集成式车架稳定缓冲作动装置。

背景技术：

2.当代大中型飞机由于起落架承力大，为降低轮胎对跑道的压力，改善飞机在前线土跑道上的起降滑行能力，提高飞机的漂浮性，常常在前三点式起落架结构布局的基础上采用增加机轮数目的方法，即采用多轮车架式结构布局的起落架。但该结构布局的起落架需考虑起落架放下或收起后车架相对于缓冲支柱的不同姿态控制需求，同时需解决飞机起飞、着陆和地面运动中车架的剧烈摆动问题。
3.目前为解决该问题通常是在缓冲支柱和车架之间设置车架稳定缓冲作动装置。所述车架稳定缓冲作动装置安装在车架与缓冲支柱之间，要求能够实现车架的收起、放下功能，同时还部分地吸收滑行、起飞滑跑、着陆滑跑和着陆初始撞击时产生的外载荷的功量。
4.中国发明cn201210579209.9中介绍了一种可以对主起落架车架大角度收放的车架位置控制作动器，可实现车架横梁姿态的调整和与地面负载的随动，但由于作动筒两腔所对应的压油面积存在较大差异，在地面随动时，活塞杆的伸缩导致作动筒需要向系统回油路排出油液或从系统油路中输入油液，或需布置单独的补油或排油装置，造成系统设计复杂度提升和实现功能时独立性不足等。
5.中国发明cn201710806239.1提出了一种与飞机液压系统不连通的被动式稳定缓冲器。该类型的车架稳定缓冲器仅实现了飞机地面滑跑时对车架的动态缓冲功能，不具备车架相对于缓冲支柱角度位置收放功能，因此起落架收放形式、舱门开口及收藏空间会受到车架姿态的限制，从而影响起落架结构布局的最优化设计和多样化设计。
6.中国发明cn201810627214.x提出了一种集多种功能于一体的车架稳定缓冲作动装置，其可实现车架式主起落架车架的大角度收放及飞机着陆和通过不平道面时的车架动态缓冲功能。该类型的车架稳定缓冲作动装置结构组成上分为两大模块作动筒组件及液压控制阀组件，在机械结构设计上未能将多种功能集成在单个作动装置中实现造成其集成性有待提升、在实现动态缓冲功能时作动筒两腔需依靠与液压系统收放电磁阀及自身集成的液压控制阀一起组成完整阻尼油路，造成其功能独立性不足。

技术实现要素：

7.本发明所要解决的技术问题是，针对现有车架稳定缓冲作动装置集成度不高，结构复杂的不足，本发明提供一种高可靠性多功能集成式车架稳定缓冲作动装置，当起落架收起时，使起落架车架横梁与缓冲支柱呈一定角度，以正确的姿态收入起落架舱内，缩减起落架所占用的收藏空间的同时有利于起落架结构布局优化；当飞机起飞、着陆以及滑行过程中能够提供动态缓冲抑制车架的高频纵向摆动，改善飞机在地面滑跑的通过性的同时提高起落架车架使用寿命。
8.为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
9.一种高可靠集成式车架稳定缓冲作动装置，包括中空的外筒、活塞杆、前置浮动活塞、后置浮动活塞，所述活塞杆的一端连接车架，另一端滑动安装在所述外筒中，所述前置浮动活塞和所述后置浮动活塞依次浮动安装在所述外筒内，且所述活塞杆的内部中空，所述前置浮动活塞、后置浮动活塞及活塞杆将所述作动装置的内腔分隔成四个独立的腔体，所述活塞杆的内腔形成与飞机液压系统连接的第ⅰ腔，所述外筒的前端内壁面与所述前置浮动活塞之间形成第ⅱ腔，所述后置浮动活塞与所述外筒的尾部之间形成第ⅲ腔，所述前置浮动活塞与所述后置浮动活塞之间形成第ⅳ腔，所述第ⅲ腔上设置充液口，所述第ⅳ腔上设置充气口，所述第ⅲ腔与所述第ⅱ腔之间通过液压导管连通，所述液压导管的一端安装集成一体式管接头，所述集成一体式管接头的油路通道的端部口径大于中部口径。
10.本发明车架稳定缓冲作动装置的活塞杆的外端连接车架，且活塞杆的内部中空并形成与飞机液压系统连接的第ⅰ腔，因而通过飞机液压系统对第ⅰ腔压力的控制可实现车架的主动收放。另外，本发明第ⅱ腔、第ⅲ腔连通形成独立于液压系统的自密闭的系统，第ⅱ腔、第ⅲ腔之间形成充填氮气或压缩空气的第ⅳ腔，再加上用于分隔第ⅱ腔、第ⅲ腔和第ⅳ腔的前置浮动活塞和后置浮动活塞可在外筒中受压力作用而滑动，因而第ⅱ腔、第ⅲ腔、第ⅳ腔可在车架水平状态改变时，通过内部压力传递使三个腔体内部压力自平衡，即第ⅱ腔压力p2＝第ⅲ腔压力p3＝第ⅳ腔压力p4，使车架能回到水平状态，实现车架中立位置的保持，即达到车架被动缓冲作用。当车架受到剧烈的外载荷作用时，由于集成一体式管接头集成有阻尼阀的功效，即集成一体式管接头的油路通道为阶梯型(端部口径大于中部口径)，进入集成一体式管接头的油路通道的进油通径大、中部通径小，中部较小的通径对液压油具有阻尼功效，在外载荷作用下第ⅱ腔的液压油经集成一体式管接头的阻尼孔(油路通道的中部)后进入第ⅲ腔，并同时压缩第ⅳ腔，或者，第ⅲ腔的液压油经阻尼孔后进入第ⅱ腔并同时压缩第ⅳ腔，如此，使不可压缩的液压油高速经过集成一体式管接头的阻尼孔耗散大部分的外载荷，实现车架的动态缓冲。
11.优选地，所述第ⅰ腔上设置有系统管路接头，所述系统管路接头通过液压导管与飞机液压系统连通，使飞机液压系统液压油经液压导管进入第ⅰ腔(主动液压腔)，在液压驱动力的作用下驱动活塞杆相对于外筒伸出。如此，通过飞机液压系统液压油的控制，使活塞杆伸缩可驱动车架绕铰点转动，将车架置于预定的收放位置，实现车架的收起和放下功能。
12.优选地，所述第ⅱ腔上设置放气塞，以将第ⅱ腔、第ⅲ腔充液过程中进入的空气放出，使第ⅱ腔、第ⅲ腔成为单纯的被动液压腔。
13.优选地，在第ⅳ腔充填氮气前，对第ⅳ腔(氮气腔)充填一定体积的15号航空液压油，以有效降低前置浮动活塞、后置浮动活塞相对外筒内壁面的摩擦力和磨损，同时能够预防外筒的内壁表面腐蚀，保障第一、二、三密封圈更可靠的工作。
14.优选地，所述前置浮动活塞的内部中空，所述活塞杆的端部密封安装在所述前置浮动活塞内，所述活塞杆的内壁面与所述前置浮动活塞之间形成所述第ⅰ腔，所述活塞杆的外圆面与所述前置浮动活塞的内壁面之间形成所述第ⅱ腔。
15.与现有技术相比，本发明所具有的有益效果为：
16.1：本发明利用功能互补设计将车架式起落架稳定缓冲作动装置需具备的主动收放功能和被动抑振功能集成至单个作动筒(外场可更换单元(lru))中来实现，具有功能高度集成的特点。
17.2：本发明车架式起落架缓冲作动装置各部件均为机械式结构部件及连接，具有结构紧凑，可靠性高、无特殊应用限制等特点，可以广泛应用于各种大型车架式起落架系统。
18.3：本发明车架式起落架缓冲作动装置在实现车架的抑振功能时能够提供两级动态缓冲功能，其中第一级动态缓冲为纯油液式，当油液高速通过集成一体式管接头的阻尼孔后通过发热耗散大部分能量，具有抑振效率高、响应快速等特点；对于部分未耗散掉的部分能量启动第二级动态缓冲，该部分的能量继续推动后置浮动活塞压缩第ⅳ腔的气体做功来实现，该动态缓冲实现过程具有抑振功量前大后小及自适应及的特点。
19.4：本发明高可靠集成式车架稳定缓冲作动装置在第ⅱ腔或第ⅲ腔受外载荷作用下腔体体积缩减时，可在内部油液经集成一体式管接头阻尼后实现两腔交换油液，由于车架承受拉压载荷时第ⅱ腔和第ⅲ腔的压油面积不相等，在两腔交换油液的过程中多余排出来的液压油可通过压缩后置浮动活塞实现体积的补偿，因而不需要单独设置油液补偿装置或将两腔面积设置成压油面积相等的结构。
20.5：由于该车架式起落架的温度剖面为-55℃～+135℃，随着温度的升高或剧烈的高频率摆动等因素或多应力综合影响，第ⅱ腔、第ⅲ腔及第ⅳ腔的油液及气体在高温条件下产生膨胀能量，该膨胀能量做功，两个液压腔排出来的液压油同时压缩前置浮动活塞或后置浮动活塞，利用气体的可压缩性，前置浮动活塞或后置浮动活塞动作压缩第ⅳ腔并实现第ⅱ腔、第ⅲ腔及第ⅳ腔的平衡状态。当在极限低温状态时，三个腔的油液及气体在低温状态下收缩，在内部充填的气体的作用下，气体推动前置浮动活塞和后置浮动活塞运动实现三个腔体的压力平衡状态。因此，本发明解决了温度对车架的姿态保持的影响因素，提高其环境使用任务剖面的同时提高了其任务可靠性。无论温度上升或下降，只要三者之间匹配合理就能保证阻尼稳定和动作平稳性，确保作动器的阻尼功能不受影响。
21.6：利用车架收起时的液压能源实现车架的收起，收起时第ⅱ腔的油液进入第ⅲ腔的同时压缩了第ⅳ腔的气体，压缩气体体积实现其放下时能源贮备，该贮备能源当起落架放下时能将车架放下至放下位置。利用起落架系统收放液压能源实现起落架车架收起的同时贮备正常放下车架的能源的自备，具有车架收放时能源自备功效的特点。
附图说明
22.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
23.图1为车架式起落架机构组成及运动状态示意图。
24.图2为本发明高可靠集成式车架稳定缓冲作动装置的结构示意图(中立位置)。
25.图3为图2对应的车架呈水平状态示意图。
26.图4为本发明高可靠集成式车架稳定缓冲作动装置收起工作原理图。
27.图5为图4对应车架收起时的运动状态示意图。
28.图6为本发明高可靠集成式车架稳定缓冲作动装置受压工作原理图。
29.图7为图6对应车架主后轮抬起时的运动状态示意图。
30.图8为本发明高可靠集成式车架稳定缓冲作动装置受拉工作原理图。
31.图9为图8对应车架主前轮被抬起时的运动状态示意图。
32.图10为集成一体式管接头结构简图。
33.图中：1-系统管路接头，2-第一密封圈，4-第二密封圈，6-第三密封圈，3-放气塞，5-充气口，7-充液口，8-集成一体式管接头，9-活塞杆，10-前置浮动活塞，12-后置浮动活塞，11-外筒，13-缓冲支柱，14-高可靠集成式车架稳定缓冲作动装置，81-油路通道，82-节流孔，100-车架，110-机轮，120-车架横梁，
ⅰ‑
第ⅰ腔，
ⅱ‑
第ⅱ腔，
ⅲ‑
第ⅲ腔，
ⅳ‑
第ⅳ腔，p1～p4为内腔压力。
具体实施方式
34.以下结合具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。
35.为了便于描述，各部件的相对位置关系，如：上、下、左、右等的描述均是根据说明书附图的布图方向来进行描述的，并不对本专利的结构起限定作用。
36.如图1所示，本发明高可靠集成式车架稳定缓冲作动装置14通过合适的方式安装在起落架上，外筒11的后端设有耳环螺栓，耳环螺栓上设有关节轴承，且外筒11的耳环螺栓通过高强度螺栓与起落架缓冲支柱13连接，车架横梁120上设有安装耳片，该安装耳片通过高强度螺栓连接活塞杆9的外端，必要时调节耳环螺栓的长度以满足车架稳定缓冲作动装置在车架的安装要求。
37.本发明高可靠集成式车架稳定缓冲作动装置14与车架及起落架其余组件一起组成车架稳定系统，当起落架收起时，本发明高可靠集成式车架稳定缓冲作动装置14使起落架车架横梁120与缓冲支柱13呈一定角度后，以正确的姿态收入起落架舱内，当飞机起飞、着陆以及滑行过程，本发明高可靠集成式车架稳定缓冲作动装置14能够抑制车架的高频纵向摆动。
38.如图2所示，本发明高可靠集成式车架稳定缓冲作动装置主要由外筒11、活塞杆9、前置浮动活塞10、后置浮动活塞12、充气口5、放气塞3、充液口7等主要部分组成。所述活塞杆9的一端连接车架横梁120，另一端经第一密封圈2滑动安装在所述外筒11中，且所述活塞杆9与所述外筒11共轴安装。所述前置浮动活塞10经第二密封圈4浮动安装在外筒11内，所述后置浮动活塞12经第三密封圈46浮动安装在外筒11内。所述活塞杆9的内部中空，所述前置浮动活塞10、后置浮动活塞12及活塞杆9将本发明高可靠集成式车架稳定缓冲作动装置的内部密闭空间分隔成4个物理上相互独立的腔体：所述活塞杆9的内腔形成第ⅰ腔，所述外筒11的前端内壁面与所述前置浮动活塞10之间形成第ⅱ腔，所述后置浮动活塞12与所述外筒11的尾部之间形成第ⅲ腔，所述前置浮动活塞10与所述后置浮动活塞12之间形成第ⅳ腔。所述第ⅰ腔作为主动液压腔，其腔体上设置有系统管路接头1，所述系统管路接头1通过液压导管与飞机液压系统连通。所述第ⅲ腔与所述第ⅱ腔分别作为被动液压腔，两者之间通过液压导管连通，且所述第ⅲ腔上设置所述充液口7。所述液压导管的一端设置集成一体式管接头8，所述集成一体式管接头8的油路通道81的端部口径大于中部口径，即油路通道81的中部设置节流孔82，如图10所示。所述第ⅳ腔作为气腔，其腔体上设置所述充气口5。
39.本实施例中，所述前置浮动活塞10的内部中空，所述活塞杆9的端部密封安装在所述前置浮动活塞10内，所述活塞杆9的内壁面与所述前置浮动活塞10之间形成所述第ⅰ腔，
所述活塞杆9的外圆面与所述前置浮动活塞10的内壁面之间形成所述第ⅱ腔。显然，本发明并不局限于此种形式，比如，前置浮动活塞10也可直接安装于活塞杆9的端部。
40.为排除第ⅱ腔及第ⅲ腔充填液压油过程中混入第ⅱ腔及第ⅲ腔中的气体，所述第ⅱ腔上设置放气塞3。
41.本发明高可靠集成式车架稳定缓冲作动装置使用时，通过充气口5向第ⅳ腔中充填一定体积的航空液压油，之后再通过充气口5向第ⅳ腔中充灌一定压力的干燥氮气或压缩空气；通过充液口7向第ⅲ腔及第ⅱ腔中充灌航空液压油并充满，并通过放气塞3排除第ⅱ腔及第ⅲ腔充填液压油过程中混入第ⅱ腔及第ⅲ腔的气体；当第ⅱ腔压力p2＝第ⅲ腔压力p3＝第ⅳ腔压力p4时，起落架车架保持在中立位置，即轮轴架呈水平的位置(如图3所示)，当飞机起飞、着陆以及滑行过程中，活塞杆9在外载荷的作用下带动第ⅱ腔及第ⅲ腔油液经集成一体式管接头8的阻滞作用和活塞封圈的摩擦作用吸收轮轴架的纵向摆动的能量，改善飞机地面运动的稳定性。
42.如图4所示，当起落架收起时，系统液压油通过活塞杆9上的系统管路接头1进入第ⅰ腔，第ⅰ腔压力p1增大
，
在液压载荷作用下活塞杆9向外伸出，使得第ⅱ腔容积变小，第ⅱ腔中的液压油通过液压导管进入第ⅲ腔，同时压缩第ⅳ腔内部的氮气做功储备能量，主动伸出的活塞杆9驱动车架使其向前翻转，轮轴架上翘至近乎与缓冲支柱13平行的位置，如图5所示，当车架处于该姿态时能够以正确的姿态收入起落架舱内。
43.当需要将起落架放下时，系统回油路沟通，被压缩的氮气释放能量推动后置浮动活塞12，第ⅲ腔中的液压油经液压导管进入第ⅱ腔推动前置浮动活塞10向右运动，活塞杆9内的液压油经液压系统回油路管路回流到油箱中，最终在活塞杆9的作用下将车架恢复至中立位置，即起落架轮轴架呈水平状态，如图3右侧视图。
44.如图7所示，当起落架后轮被抬起时，本发明高可靠集成式车架稳定缓冲作动装置受压向载荷p
压
，活塞杆9被压缩进入外筒11(如图6所示)，第ⅱ腔的容积增大，p2减小，第ⅲ腔中的油液经液压导管被挤进第ⅱ腔，同时压缩第ⅳ腔，在此过程中，高速的液压油经集成一体式管接头8的节流孔阻滞形成动态缓冲，吸收压向载荷p产生的能量。当压向载荷p消失后，第ⅳ腔的氮气释放能量，将油液从第ⅱ腔挤回第ⅲ腔，从而使起落架车架稳定缓冲作动装置回到中立位置，如图3所示。
45.如图9所示，当起落架前轮被抬起时，本发明车架稳定缓冲作动装置受拉向载荷p
拉
，活塞杆9被拉伸出外筒(如图8所示)，第ⅱ腔的容积变小，p2增大，液压油经集成一体式管接头8的节流孔阻滞耗散大部分能量后进入第ⅲ腔并压缩第ⅳ腔中的氮气做功，如此通过油液的阻滞作用形成动态缓冲，吸收拉向载荷p
拉
产生的能量。当拉向载荷p
拉
消失后，第ⅳ腔的氮气释放能量，将油液从第ⅲ腔挤回第ⅱ腔，从而使车架稳定缓冲作动装置回到中立位置，如图3所示。
46.以上所述，仅为本发明的具体实施方案，但本发明的保护范围不限于此，任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

技术特征：

1.一种高可靠集成式车架稳定缓冲作动装置，包括中空的外筒(11)、活塞杆(9)、前置浮动活塞(10)、后置浮动活塞(12)，其特征在于，所述活塞杆的一端连接车架，另一端滑动安装在所述外筒中，所述前置浮动活塞和所述后置浮动活塞依次浮动安装在所述外筒内，且所述活塞杆的内部中空，所述前置浮动活塞、后置浮动活塞及活塞杆将所述作动装置的内腔分隔成四个独立的腔体，所述活塞杆的内腔形成与飞机液压系统连接的第ⅰ腔，所述外筒的前端内壁面与所述前置浮动活塞之间形成第ⅱ腔，所述后置浮动活塞与所述外筒的尾部之间形成第ⅲ腔，所述前置浮动活塞与所述后置浮动活塞之间形成第ⅳ腔，所述第ⅲ腔上设置充液口(7)，所述第ⅳ腔上设置充气口(5)，所述第ⅲ腔与所述第ⅱ腔之间通过液压导管连通，所述液压导管的一端设置集成一体式管接头(8)，所述集成一体式管接头的油路通道的端部口径大于中部口径。2.根据权利要求1所述的高可靠集成式车架稳定缓冲作动装置，其特征在于，所述第ⅰ腔上设置有系统管路接头(1)，所述系统管路接头通过液压导管与飞机液压系统连通。3.根据权利要求1所述的高可靠集成式车架稳定缓冲作动装置，其特征在于，所述第ⅱ腔上设置放气塞(3)。4.根据权利要求1所述的高可靠集成式车架稳定缓冲作动装置，其特征在于，所述第ⅳ腔内充填一定体积的航空液压油。5.根据权利要求1所述的高可靠集成式车架稳定缓冲作动装置，其特征在于，所述前置浮动活塞的内部中空，所述活塞杆的端部密封安装在所述前置浮动活塞内，所述活塞杆的内壁面与所述前置浮动活塞之间形成所述第ⅰ腔，所述活塞杆的外圆面与所述前置浮动活塞的内壁面之间形成所述第ⅱ腔。

技术总结

本发明公开了一种高可靠集成式车架稳定缓冲作动装置，其包括外筒(11)和活塞杆(9)，活塞杆的一端连接车架，另一端滑动安装在外筒中，外筒内依次浮动安装前置浮动活塞和后置浮动活塞，活塞杆的内部中空，前置浮动活塞、后置浮动活塞及活塞杆将作动装置的内腔分隔成四个腔体，活塞杆的内腔形成与飞机液压系统连接的第Ⅰ腔，外筒的前端内壁面与前置浮动活塞之间形成第Ⅱ腔，后置浮动活塞与外筒的尾部之间形成第Ⅲ腔，前置浮动活塞与后置浮动活塞之间形成用作气腔的第Ⅳ腔，第Ⅲ腔上设置充液口(7)，且第Ⅲ腔与第Ⅱ腔之间通过液压导管连通，液压导管的一端安装集成一体式管接头(8)，集成一体式管接头的油路通道的端部口径大于中部口径。部口径。部口径。