一种飞机起落架缓冲器的制作方法

本发明涉及飞机起落架缓冲器，尤其涉及一种适用于无人机起落架的缓冲器结构。

背景技术：

通常起落架缓冲器以工业氮气和航空液压油为工作介质，着陆时，缓冲器活塞杆被压缩，主油腔容积变小，迫使主油腔内油液经阻尼孔进入气腔，此过程产生摩擦阻尼，将动能转变为热能，热能通过结构件将能量散发出去，未耗散掉积蓄在压缩气体的能量推动气腔油液经回油腔阻尼孔阻尼后进入回油腔，正行程压缩完成；反行程时，受压迫的气体膨胀，迫使活塞杆伸出，回油腔容积进一步变小，氮气压力推动回油腔油液由回油腔经阻尼孔流入气腔，此过程再一次产生摩擦阻尼，将动能转变成热能，气腔油液经阻尼孔流入主油腔，缓冲器反行程结束。在整个运动过程中，缓冲器活塞杆随外载荷的变化而压缩或伸出，缓冲器内的油液高速流过正、反行程阻尼孔，产生阻滞，将飞机着陆动能转化为热能消散掉。

以往缓冲器在设计时将主油腔、回油腔正反行程阻尼孔设计为常油孔，但此类型的缓冲器结构在工作过程中发现反行程主油腔油液无法较为快速回流、第二次压缩行程时由于缓冲介质不足而造成缓冲性能较差等隐患。

为调节正反行程阻尼孔面积，目前常采用圆柱螺旋压缩弹簧与挡板的组合结构形式，但此类型的结构由于占用空间大、受力不均匀、结构磨损等问题。因此不适用于短行程的无人机起落架。

技术实现要素：

本发明要解决的技术解决问题是，针对现有技术不足，提供一种能实现快速回油的高效率飞机起落架缓冲器。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种飞机起落架缓冲器，包括外筒组件、活塞杆组件和柱塞组件，其中：

该外筒组件包括外筒和设置于外筒开口端的下凸轮，该下凸轮的上端内缩，使下凸轮与外筒之间形成第一间隙；

该活塞杆组件包括一端带有第一开放腔的活塞杆，该活塞杆带有第一开放腔的一端套设于外筒组件内并与外筒组件形成封闭，该活塞杆的外部轴肩上设置上凸轮，上凸轮的下端内缩，使下凸轮与外筒之间形成第二间隙，活塞杆外部的上凸轮上端顺序固定设置阻尼环和上支撑，且该上支撑与外筒之间形成封闭；

该柱塞组件包括一端固定于外筒封闭端的柱塞，该柱塞的另一端设置第二开放腔且插入活塞杆的第一开放腔内，柱塞与活塞杆内壁之间留有第三间隙，柱塞的第二开放腔的开口处固定设置正行程阻尼阀，该正行程阻尼阀与柱塞之间设置用于开启或关闭第三间隙的第二浮动环；

上凸轮和浮动环上面的外筒内腔形成气腔，第一浮动环下面的第一开放腔形成主油腔，上、下凸轮之间的第一、二间隙合并形成回油腔；

该上凸轮上设置回油孔，柱塞的第二开放腔上设置多个第一通孔，面对阻尼环的活塞杆上设置多个第二通孔，阻尼环上开设第三通孔，第一、二、三通孔相连通形成过油通道，且该过油通道上设有能调整过油通道过油面积的调整组件。

上述方案中，所述调整组件为顺序设置于上凸轮上面的波形弹簧和第一浮动环，且该波形弹簧具有一预压力。

所述外筒的开口端设置外套螺母。

所述上支撑为对称开式结构，且外支撑通过卡圈固定在活塞杆上。

所述正行程阻尼阀与柱塞通过螺纹连接后用销钉固定。

所述柱塞通过螺母、防松垫片固定在外筒上。

本发明通过改变原主油腔、回油腔正、反行程阻尼孔为常油孔的设计思路，设计时使主油腔正行程阻尼孔小于反行程阻尼孔，实现反行程油液在相对较短的时间内将油液快速的回流至主油腔，以待进行下一次缓冲进程，同时由于缓冲器在正行程时已耗散了一部分能量，在进行反行程时，油液的流速有所减小，为提高阻尼效果，减小回油腔的反行程阻尼孔面积，使缓冲器在不降低缓冲效率的同时能够快速回油。

所述缓冲器的活塞杆组件与柱塞组件将内部空间分为气腔ⅰ和主油腔ⅱ，活塞杆组件与外筒组件之间为回油腔ⅲ，气腔ⅰ充填有航空液压油与工业氮气，活塞杆组件在外载荷的作用下可沿外筒作上下位置的移动，从而压缩气体推动油液流经正、反行程阻尼孔完成能量耗散。

与现有技术相比，本发明所具有的效果为：

本发明消除了以往设计中因主油腔、回油腔正反行程阻尼孔面积不变或正行程阻尼孔面积大、反行程阻尼孔小所造成反行程油液无法快速回流、而再次压缩时缓冲介质不足而造成的缓冲性能较差的隐患；

本发明可用作无人机的飞机起落架缓冲器结构简单、易维护、重量轻于常规无人机起落架缓冲器。

附图说明

图1是本发明飞机起落架缓冲器结构图。

图2是本发明飞机起落架缓冲器正行程工作示意图。

图3是本发明飞机起落架缓冲器反行程工作示意图。

图4是图1中a方向视图。

图5是本发明波形弹簧的结构图。

图中：1-上支撑、2-活塞杆、3-阻尼环、4-第一浮动环、5-波形弹簧、6-上凸轮、7-外套螺母、8-下凸轮、9-正行程阻尼阀、10-第二浮动环、11-外筒、12-柱塞、13-卡圈，14-回油孔、15-第一通孔、16-第二通孔、17-第三通孔、18-第四通孔、ⅰ-气腔、ⅱ-主油腔、ⅲ-回油腔。

具体实施方式

如图1－图5所示，本发明飞机起落架缓冲器包括外筒组件、柱塞组件、活塞杆组件，外筒组件的封闭端固定安装柱塞组件的一端，活塞杆组件活动套设于外筒组件内，活塞杆组件的内端设置第一开放腔，柱塞组件的另一端设置第二开放腔，且柱塞组件的具有第二开放腔的一端滑动套设于活塞杆组件的第一开放腔内，藉由活塞杆组件、柱塞组件的相互套设将外筒内部空间分成气腔ⅰ和主油腔ⅱ，活塞杆组件与外筒组件之间形成回油腔ⅲ，活塞杆组件在外载荷的作用下可沿外筒11作上下位置的移动，从而压缩气体推动油液流经正、反行程阻尼孔完成能量耗散。

外筒组件包括外筒11、下凸轮8、外套螺母7、充气嘴等零件。该下凸轮8的底部外凸，并通过4个止动螺钉固定在外筒11的开口端，且下凸轮8的底部设计有安装防尘圈、挡圈、o型密封圈的环形槽，外筒11的开口端外侧设置外套螺母7，使外筒11内部形成用于充填航空液压油和工业氮气密闭腔；下凸轮8的上部外径内缩，使下凸轮8的上部与外筒11之间形成第一间隙。

活塞杆组件包括上支撑1、活塞杆2、阻尼环3、第一浮动环4、波形弹簧5、上凸轮6等零件。上凸轮6安装在活塞杆2外部的轴肩上，且上凸轮6的下端内缩，使上凸轮6与外筒11之间形成第二间隙，上凸轮6上开设回油孔14。为防止上凸轮6的轴向位移，活塞杆2上安装有阻尼环3、上支撑1。上支撑1为对称开式结构，通过卡圈13将上支撑1固定在活塞杆2上。阻尼环3套在活塞杆2上，并相对活塞杆2定位，活塞杆2对应阻尼环3处开有第二通孔16。阻尼环3上设计有第三通孔17，决定了正行程回油腔的阻尼面积。阻尼环3与上凸轮6的结构限位空间内设计有第一浮动环4，第一浮动环4与阻尼环3共同决定回油腔反行程的阻尼面积。第一浮动环4的下面设计有波形弹簧5，波形弹簧5设计有一定预压力。上支撑1、阻尼环3、第一浮动环4和波形弹簧5通过结构限位随活塞杆2上下运动。波形弹簧5的预压力给第一浮动环4一个持续的轴向向上的力，正行程时，液压冲击力克服波形弹簧5的预压力将第一浮动环4推开，油液过油面积增大，油液流回回油腔，正行程完成后波形弹簧5利用其预压力将第一浮动环4复位，即使第一浮动环4贴在阻尼环3上，使第三通孔17的过油面积减小，从而调节回油腔的油液过油面积。

柱塞组件包括柱塞12、正行程阻尼阀9、第二浮动环10等零件，柱塞12的一端固定安装于外筒11的封闭端，柱塞12的另一端设置第二开放腔且插入活塞杆2的第一开放腔内，柱塞12与活塞杆2的内壁之间留有第三间隙。柱塞12的内部形成第二开放腔，正行程阻尼阀9设置于第二开放腔的开口处，且正行程阻尼阀9与柱塞12通过螺纹连接后用销钉止动，正行程阻尼阀9的端面中间开有多个第四通孔18。柱塞12的下端设有凸台，第二浮动环10安装在柱塞12的凸台区与正行程阻尼阀9所形成的空间处，因此第二浮动环10可在此空间产生沿轴向的移动，使第二浮动环10贴在柱塞12的端面上，或离开柱塞12的端面一个距离，从而控制主油腔正、反行程的油孔面积。柱塞组件调整至合适位置后通过螺母、防松垫片固定在外筒11上。

本发明工作原理为：如图2所示，活塞杆2在飞机冲击载荷的作用下向上运动，使回油腔ⅲ的容积增大，气腔ⅰ和主油腔ⅱ的容积均减小。主油腔ⅱ内的油液经第四通孔18涌入气腔ⅰ，气腔ⅰ内的氮气受压，气腔ⅰ内的油液流入回油腔ⅲ。如图3所示，活塞杆2压缩到一定行程后，氮气压力大于起落架所受的外载荷，外筒11向上回弹，气腔ⅰ和主油腔ⅱ体积均增大，回油腔ⅲ体积缩小，回油腔ⅲ的油液流入气腔ⅰ，气腔ⅰ的油液流入主油腔ⅱ，进行下一次的缓冲行程。

如图2、图3所示，主油腔ⅱ的正行程阻尼孔截面积为s1，即正行程阻尼阀9上端面圆周阵列的8个第四通孔18的过油面积。主油腔ⅱ的反行程阻尼孔截面积为s2，即正行程阻尼阀9上端面圆周阵列的8个第四通孔18的过油面积加上柱塞12的3处凸台处未被第二浮动环10遮挡通道的过油面积（图4中阴影部分的面积）。回油腔正行程阻尼孔截面积为s3，即阻尼环3上的圆周阵列的12个第三通孔17的过油面积。回油腔ⅲ反行程阻尼孔截面积为s4，即阻尼环3上的圆周阵列的12个第三通孔17未被第一浮动环4覆盖的过油面积。此四种阻尼孔截面积的大小关系为：s3﹥s2﹥s4﹥s1。

具体而言，如图2和图3所示，飞机着陆，即正行程时，活塞杆2在冲击力的作用下向上压缩，主油腔ⅱ的油液流入气腔ⅰ，油液冲击力使第二浮动环10贴到柱塞12的端面上，正行程阻尼阀9两侧的第三间隙（边部油路）被堵住，正行程阻尼阀9上的第四通孔18的面积和为主油腔正行程阻尼孔截面积s1。在油液冲击力的作用下，第一浮动环4与阻尼环3脱开，气腔ⅰ的油液经阻尼环3全面积的第三通孔17及上凸轮6上的回油孔14流入回油腔ⅲ，阻尼环3的第三通孔17的截面积之和为回油腔正行程阻尼孔截面积s3。油液在流经各通孔时摩擦生热消耗冲击能量，气腔ⅰ的氮气受压缩时吸收了部分冲击能量。主油腔正行程阻尼孔截面积s1﹤回油腔正行程阻尼孔截面积s3，正行程阻尼阀9上的第四通孔18起主要阻尼作用，符合起落架缓冲介质受力受压的实际情况，有利于落震能量的快速消耗。

当活塞杆2压缩到一定行程后，即反行程时，外筒11在氮气压力的作用下开始回弹，回油腔中的油液经上凸轮6上的回油孔14、阻尼环3上的第三通孔17流回气腔，在波形弹簧5的预压力及高速油液的冲击作用下，第一浮动环4贴紧阻尼环3，覆盖了阻尼环3的部分第三通孔17的过油面积，未覆盖部分的面积为回油腔反行程阻尼孔截面积s4。同时，气腔的油液流回主油腔，由于重力和油液冲击力，第二浮动环10贴在柱塞12的端面上，但第二浮动环10未覆盖全部第三间隙的通道，未覆盖面积与正行程阻尼阀9上的第四通孔18的面积和为主油腔反行程阻尼孔截面积s2。主油腔反行程阻尼孔截面积s2﹥回油腔反行程阻尼孔截面积s4，回油腔反行程阻尼孔起主要阻尼作用，主油腔反行程阻尼孔主要起回油作用，由于s2﹥s1，使反行程油液在相对短的时间内将同等体积的油液返回主油腔，以备下一个的缓冲冲程。