一种起落架缓冲器的制作方法

文档序号:4139900阅读:830来源:国知局
专利名称:一种起落架缓冲器的制作方法
技术领域
本发明涉及飞机起落架缓冲器设计领域。 技术背景
起落架是提供飞机用以起飞、着陆、滑跑和停放的专门装置,其主要功用是承受飞机与地面接触时产生的静载荷和动载荷,防止飞机结构发生破坏。起落架主要依靠缓冲器在着陆冲击和在不平跑道上运动时降低冲击载荷。
起落架缓冲性能设计是起落架设计的核心问题之一,起落架缓冲性能的好坏主要依赖于缓冲器的设计是否合理,而缓冲器设计参数的恰当与否,对缓冲性能有着决定性的影响。
在起落架初步设计阶段,技术人员普遍采用起落架行业内部的设计手册进行缓冲器参数设计,文献《Aircraft Landing Gear Design !Principles and Practices》禾口《飞机起落架强度设计指南》给出了缓冲器参数设计的公式,但是在实际生产活动中,理论值往往和试验值有一定的差距,给工程技术人员增添了不少的困难。
近年来,有学者从生产实际出发,对设计准则中理论值和试验值之间的差距进行了研究,提出了一些有益的观点。文献《飞机装载状态对机轮载荷和起降安全性影响的定量分析》发现在对某型飞机进行称重时,发现几个典型装载状态实际测量得到的机轮载荷总是与理论值相差较大,二者差值超出了测量误差范围,进一步分析得到的结论是传统的前起落架和主起落架载荷的理论计算方法存在缺陷,表现在(1)前起落架和主起落架在全伸长状态下的飞机水平基准线并不一定平行于地面;(2)起落架压缩会造成参考坐标系内的飞机重心坐标发生变化,采用了停机压缩后的重心坐标进行了起落架载荷计算,取得了一定的进步。然而,在关键的步骤如何从全伸长重心坐标Cl到新的停机压缩重心坐标C2文献中未详细介绍,使得相关技术人员难以实施。而且,文献作者从事的是飞机载荷测量的工作,只关注了起落架载荷的问题,在文献中未从起落架初步设计阶段轮胎选择问题这个角度来考虑起落架载荷设计计算问题。
文献《起落架油气式减震器性能设计的探讨》发现在设计手册的公式中,两种传统的起落架缓冲器参数设计准则都是把气室初始容积作为结果参数,而将最大动态压缩曲线作为一种伴随存在的自然结果参与设计的,因此,其在形式上尽管不尽一致,但本质上是相同的。存在的问题是当减震器接近最大压缩状态时,由于弹性非常弱,往往难以为预期的设计结果凑出一个合适的最大动压缩载荷点,并使其最大行程和最大动压缩载荷同时满足具体结构和最大(限制)载荷系数的设计要求,所以无法为建立一条满意的最大动态压缩曲线提供充分的设计依据。采用了缓冲器最大载荷和最大功量的设计要求,从建立一条气室最大动态压缩曲线开始和展开设计的,称为最大载荷法则的方法。其设计过程是由气室容积推出最大动压缩曲线,再推出静态压缩曲线和使用动态压缩曲线。然而,文献只关注了缓冲器在使用功和最大功下参数设计的问题,没有涉及到起落架载荷分配的问题。而且,对于一般陆基飞机在着陆设计重量下,下沉速度3m/s的规定,是在总结国内外规范和国内外大量实测结果的基础上给出的。它具有99. 9%的可靠性及95%的置信度。最大功只是飞机在小概率粗暴着陆情况下,飞机设计人员从可靠性和安全性的角度给出的工况。如果按照文献中缓冲器最大载荷和最大功量的设计要求的方法进行设计,问题在于缓冲器性能不能得到充分的发挥,增加了起落架缓冲器的结构重量,这在飞机设计领域尤其是民用飞机设计领域是难以接受的。发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足,而提供一种能充分发挥缓冲器性能并在此基础上降低缓冲器结构质量的起落架缓冲器。
为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是
一种起落架缓冲器,包括以下设计参数,活塞面积A、全伸长体积V1、全伸长压力 P1,停机压力P2、停机体积V2、全压缩压力P3、全压缩体积V3、停机压缩量Sst、使用行程S_、 最大行程^liax、油孔面积A。h,上述参数按照如下步骤得出
1)、根据起落架总体设计人员给出的起落架尺寸参数和飞机总体设计人员给出的重心参数确定飞机前起落架和飞机主起落架在全伸长状态下的示意图,计算主起落架每个支柱最大停机载荷Fstand main max,前起落架最大停机载荷Fstand—_和前起落架最小停机载荷 Fstand—nose—min
Fstandjiainjiax = W (F-M)/(2F)
(1)
Fstandnosejiax = W (F-L)/F
(2)
Fstandnosejlin = W (F-N)/F
(3)
其中W表示飞机最大总重,由飞机总体设计人员给出;F表示前主轮距,在全伸长到停机压缩的过程中保持不变;M表示飞机后重心到地面的投影到主起落架接地点的距离;L表示飞机前重心到地面的投影到前起落架接地点的距离;N表示飞机后重心到地面的投影到前起落架接地点的距离;
2)、确定缓冲支柱停机压力p2,该压力为10. 35Mpa 14Mpa ;计算活塞面积A ;
A = Fstand max/p2
(4)
其中Fstand _表示起落架最大停机载荷,计算前起落架时代入Fstand n_ max,主起落 Φ时代入F.乂 H J I VjZ、1 stand—main—max ‘
3)、计算使用行程Suse和最大行程^iax
Suse = (v2-2gntNSt)/2gnsN
(5)
其中ν表示着陆时飞机的下沉速度;g为重力加速度;nt表示轮胎效率,由轮胎提供方给出;N表示设计垂直载荷的过载,由起落架总体设计人员根据相似的同类飞机给出一个预估值;St为设计垂直载荷的过载倍的停机载荷下的轮胎变形,由轮胎提供方给出;ns 表示缓冲器效率;
缓冲支柱总行程^iax的0. 9倍为使用行程,则
Sfflax = Suse/0. 9
(6)
4)、计算全压缩体积V3和全压缩压力P3
V3 = 0. ISmaxA
(7)
设全压缩到停机的压缩比为I ps,则计算全压缩压力P3
P3 = RpsP2
(8)
5)、计算全伸长体积V1和全伸长压力P1
全伸长体积V1为
V1 = V3+SmaxA
(9)
全伸长压力P1为
P1 = P3V3A1
(10)
6)、计算停机体积V2和停机压缩量
停机时的空气体积V2为
V2 = P1V1ZiP2
(11)
则停机压缩量Sst为
Sst = Smax-(V2-V3)A
(12)
7)、考虑重心后限以及重心前限计算全伸长状态下重心与起落架轮轴中心的距离 M'、N'禾口 L';
设机身航向为X轴,前进方向为正;展向方向为Y轴,由机身轴线指向左侧机翼为正;由右手法则,Z轴正方向垂直于机身轴线向上;设重心的后限位置坐标点为Cb(x。b,z。b),重心的前限位置坐标点为 (ΧΜ1,Zcq), 重心后限与前起落架轮轴中心的距离⑶QQ = V^-^)2+(^-^)2(13)重心后限与主起落架轮轴中心的距离@
权利要求
1. 一种起落架缓冲器,包括以下设计参数,活基面积Α、全伸长体积V1、全伸长压力Pl, 停机压力P2、停机体积V2、全压缩压力P3、全压缩体积V3、停机压缩量Sst、使用行程S_、 最大行程Smax、油孔面积Ami,其特征在于上述参数按照如下步骤得出1)、根据起落架总体设计人员给出的起落架尺寸参数和飞机总体设计人员给出的重心参数确定飞机前起落架和飞机主起落架在全伸长状态下的示意图,计算主起落架每个支柱最大停机载荷Fstand main max,前起落架最大停机载荷Fstand—_和前起落架最小停机载荷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表示飞机最大总重,由飞机总体设计人员给出;F表示前主轮距,在全伸长到停机压缩的过程中保持不变;M表示飞机后重心到地面的投影到主起落架接地点的距离;L表示飞机前重心到地面的投影到前起落架接地点的距离;N表示飞机后重心到地面的投影到前起落架接地点的距离;2)、计算活塞面积A:A — Fstand_max/P2(4)其中,P2为缓冲支柱停机压力,P2值为10. 35Mpa 14Mpa ;Fstand max表示起落架最大停机载荷,计算前起落架时代入Fstand n-主起落架时代入Fstand main max ;3)、计算使用行程Suse和最大行程Smax Suse = (v2-2gntNSt)/2gnsN(5)其中ν表示着陆时飞机的下沉速度;g为重力加速度;nt表示轮胎效率;N表示设计垂直载荷的过载;St为设计垂直载荷的过载倍的停机载荷下的轮胎变形;ns表示缓冲器效率;缓冲支柱总行程Smax的0. 9倍为使用行程,则S =S /OQ(6)4)、计算全压缩体积V3和全压缩压力P3 V3 = 0. ISfflaxA(7)设全压缩到停机的压缩比为I ps,则计算全压缩压力P3Ps = RpSP2(8)5)、计算全伸长体积V1和全伸长压力P1 全伸长体积V1为V1 = VSmaxA(9)全伸长压力P1为 Pi = P3V3A1(10)6)、计算停机体积V2和停机压缩量停机时的空气体积V2为V2 = P1VP2 (11)则停机压缩量Sst为 Sst = Smax-(V2-V3)A (12)7)、考虑重心后限以及重心前限计算全伸长状态下重心与起落架轮轴中心的距离M'、 N'禾口 L';设机身航向为X轴,前进方向为正;展向方向为Y轴,由机身轴线指向左侧机翼为正; 由右手法则,Z轴正方向垂直于机身轴线向上;设重心的后限位置坐标点为Cb0c。b,,重心的前限位置坐标点为Ctl(X。,,Zcq), 重心后限与前起落架轮轴中心的距离
全文摘要
本发明公开了一种起落架缓冲器,首先计算起落架的起落架全伸长时载荷,按照传统方法计算起落架的初始参数,根据全伸长情况下的轮轴中心和重心坐标计算出停机压缩情况下的轮轴中心和重心坐标;然后重新计算起落架停机载荷;拟合出使用动态压缩曲线,根据最大行程拟合出最大动态压缩曲线,由最大动态压缩曲线反求相关参数,形成完整方法。本发明提出一个可实施的起落架缓冲器的计算方案,对可以有效缩小起落架载荷的理论值和试验值之间的差距。在不增重的情况下使最大行程和最大动压缩载荷同时满足具体结构和最大载荷系数的设计要求。设计结果能够更好地符合现实生产实际,一定程度上缩短了起落架设计周期。
文档编号B64C25/58GK102494073SQ201110362738
公开日2012年6月13日 申请日期2011年11月16日 优先权日2011年11月16日
发明者刘向尧, 聂宏, 魏小辉 申请人:南京航空航天大学
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