一种用于冲压空气涡轮的变刚度弹力释放作动装置的制作方法

本发明提供一种用于冲压空气涡轮(即rat)的变刚度弹力释放作动装置,属于冲压空气涡轮设计领域。

背景技术：

冲压空气涡轮即rat是一种机载应急能源装置，飞机在正常飞行状态下，rat以回收姿态置于飞机rat安装舱内，其中，rat安装舱舱门与rat处于联动状态。当飞机在空中失去所有主动力及辅助动力时，rat需要快速展开启动，保证在最快的时间内向飞机提供应急能源，以保证飞机的应急操纵及安全迫降。

rat的展开功能通常由弹力释放作动装置提供，它采用压缩弹簧力作为应急状态下的展开力。应急状态下，弹力释放作动装置将rat释放至机体外部，使产品提取气流动能，并进入工作状态。在rat释放过程中，弹力释放作动装置需要同时克服rat自身阻力和安装舱舱门气动力。在不同的飞行速度和飞行姿态下，作用在rat安装舱舱门上的气动力也不一样，弹力释放作动装置在rat释放展开行程初始阶段，必须能够提供足够的释放动力，以保证飞机在最严酷的飞行空速和姿态下都可打开舱门；在rat释放展开行程末端，若释放冲击载荷过大，可能对飞机结构产生破坏，对飞行安全产生影响，故需要在释放行程展开末端尽量减小释放动能。

当前，绝大部分rat弹力释放作动装置均为定刚度式，即：该类弹力释放作动装置仅安装有一根压缩弹簧，因此，在整个rat释放展开行程中，其刚度恒定，这很难兼顾展开行程初端的较大弹力和展开末端的较小弹力需求。

为了解决这一技术问题，提出了一种用于冲压空气涡轮(rat)的变刚度弹力释放作动装置。

技术实现要素：

本发明的目的：提供一种用于冲压空气涡轮(rat)的变刚度弹力释放作动装置，通过多级弹簧并联结构改变其在释放展开行程不同位置处的刚度，保证其在rat释放展开行程初端提供足够的释放弹力并在释放展开行程末端迅速减小释放弹力，可兼顾快速启动和减小对机体冲击力的需求。

本发明的技术方案：

本发明设计一种用于冲压空气涡轮(rat)的变刚度弹力释放作动装置，该装置由安装座(1)，外缸(2)，多级并联压缩弹簧(3)、(4)、(6)，限位法兰(5)，液压缸(7)和筒体(8)组成；

其相互之间的位置关系为：该安装座(1)位于该装置的尾端，通过关节轴承与飞机上的挂点相连接，是本装置的支撑和控制部分；该外缸(2)通过螺纹与安装座(1)连接；该液压缸(7)的尾端通过筒体(8)与外缸(2)连接，前端通过关节轴承与冲压空气涡轮(即rat)的支撑臂相连；压缩弹簧(3)、(4)安装于限位法兰(5)和外缸(2)之间，压缩弹簧(6)安装于外缸(2)和液压缸(7)之间；

该安装座(1)为锥形结构构造，用于提升安装支撑构件的稳定性；该外缸(2)和液压缸(7)为筒体构造，并通过组合活动密封圈完成安装支撑和收放功能；

该多级弹簧即多级并联压缩弹簧(3)、(4)、(6)在装置回收锁定时处于最大预压缩状态，它是装置释放时的动力来源，也是整个rat释放时的动力来源；它的结构特征是：其压缩弹簧为多级布置，即有大于或等于两级弹簧的布置，所有弹簧为并联式；其中，弹簧(4)、(6)为圆柱螺旋压缩弹簧，其结构简单，刚度稳定；弹簧(3)为截锥螺旋弹簧，用于增加整体结构稳定性，同时在装置释放初期能够提供更大弹力；

该限位法兰(5)为圆盘形限位法兰，该限位法兰(5)套于外缸(2)上，通过活动密封圈进行安装支撑。在装置释放初期，压缩弹簧(3)、(4)、(6)共同推动液压缸(7)移动伸出；其中，在释放过程中，压缩弹簧(3)、(4)通过限位法兰(5)被外缸(2)凸台限位处1限位；之后，由压缩弹簧(6)独立完成装置释放过程，直至液压缸(7)内部斜面被限位处2限位，装置完成释放过程；在其释放展开行程中，多级压缩弹簧的工作行程是不重合的，即，在释放行程中，其刚度是发生变化的；

该外缸(2)为回转圆柱形缸体，内孔与液压缸(7)配合，用于其安装支撑，主要承受外部负载弯矩，外径与限位法兰(5)配合，起释放运动时的导向功能，外缸(2)凸台特征用于限位法兰(5)的轴向运动定位和弹簧(6)的安装支撑；

该液压缸(7)为柱形筒体，由与外缸(2)的支撑结构和组合活动密封圈完成轴向的安装支撑。该液压缸(7)左侧与该rat负载连接，在装置释放时，由压缩弹簧(3)、(4)、(6)共同推动液压缸(7)移动伸出。

该筒体(8)为回转圆柱形缸体，外表面与外缸(2)配合，同时起压缩弹簧(6)的安装支撑作用。

本发明的优点：

本发明设计了一种用于冲压空气涡轮(rat)的变刚度弹力释放作动装置，相比常规的弹力释放作动装置，本发明所述的装置既可以保证在rat释放行程初始阶段提供足够强的释放动力，使rat可在最严酷的飞行空速和飞行姿态下克服阻力和舱门气动力以打开rat舱门；又可以在rat释放行程末端大幅度减小释放动力，避免对飞机机体产生过大的释放冲击载荷。本发明所述的rat变刚度弹力释放装置结构简单、可靠性高，可扩展应用至所有冲压空气涡轮产品，具有较好的应用前景和经济性。

附图说明：

图1为rat变刚度弹力释放作动装置结构简图。

其中，1-安装座，2-外缸，3、4、6-压缩弹簧，5-限位法兰，7-液压缸，8-筒体

图2为一个典型的rat变刚度弹力释放作动装置释放展开过程中位移-弹力曲线。

具体实施方式

下面以一个应用实例，结合说明书附图对本发明作详细描述。请参阅说明书附图1～2。

本发明设计一种用于冲压空气涡轮(rat)的变刚度弹力释放作动装置，见图1、2所示，是由安装座(1)，外缸(2)，多级并联压缩弹簧(3)、(4)、(6)，限位法兰(5)，液压缸(7)和筒体(8)组成；它们相互之间的位置关系是：

其展开弹簧为多级并联弹簧结构；外缸(2)和液压缸(7)通过筒体(8)连接，多级弹簧经过压缩后，安装在外缸(2)和液压缸(7)之间的不同限位法兰和端部位置处；

本实例采用两级式，其中，一级弹簧两根(3)、(4)，二级弹簧一根(6)；当变刚度弹力释放作动装置处于回收状态时，多级并联弹簧(3)、(4)、(6)均处于最大压缩状态；当装置释放时，其初始展开力为多级并联弹簧(3)、(4)、(6)压缩力之和；

变刚度弹力释放作动装置展开过程中，在展开初期，由多级并联弹簧(3)、(4)、(6)同时提供释放动力；当液压缸(7)到达限位处1时，一级压缩弹簧(3)、(4)行程结束，弹力释放完毕，此时的压缩弹簧刚度瞬间减小，二级压缩弹簧(6)继续释放弹力，并推动液压缸(7)继续运动；

当液压缸(7)到达限位处2时，二级压缩弹簧(6)行程结束，所有弹簧弹力释放完毕，变刚度弹力释放作动装置完成预定工作，在整个释放过程中，装置的位移-弹力曲线见附图2。

该安装座(1)为锥形结构构造，用于提升安装支撑构件的稳定性；该外缸(2)和液压缸(7)为筒体构造，并通过组合活动密封圈完成安装支撑和收放功能；

该多级弹簧即多级并联压缩弹簧(3)、(4)、(6)在装置回收锁定时处于最大预压缩状态，它是装置释放时的动力来源，也是整个rat释放时的动力来源；它的结构特征是：其压缩弹簧为多级布置，即有大于或等于两级弹簧的布置，所有弹簧为并联式；其中，弹簧(4)、(6)为圆柱螺旋压缩弹簧，其结构简单，刚度稳定；弹簧(3)为截锥螺旋弹簧，用于增加整体结构稳定性，同时在装置释放初期能够提供更大弹力；

该限位法兰(5)为圆盘形限位法兰，该法兰套于外缸(2)上，通过活动密封圈进行安装支撑。在装置释放初期，压缩弹簧(3)、(4)、(6)共同推动液压缸(7)移动伸出；其中，在释放过程中，压缩弹簧(3)、(4)通过限位法兰(5)被外缸(2)限位处1限位；之后，由压缩弹簧(6)独立完成装置释放过程，直至液压缸(7)内部斜面被限位处2限位，装置完成释放过程；在其释放展开行程中，多级压缩弹簧的工作行程是不重合的，即，在释放行程中，其刚度是发生变化的；

该外缸(2)为回转圆柱形缸体，内孔与液压缸(7)配合，用于其安装支撑，主要承受外部负载弯矩，外径与限位法兰(5)配合，起释放运动时的导向功能，外缸(2)凸台特征用于限位法兰(5)的轴向运动定位和弹簧(6)的安装支撑；

该液压缸(7)为柱形筒体，由与外缸(2)的支撑结构和组合活动密封圈完成轴向的安装支撑。液压缸(7)左侧与rat负载连接，在装置释放时，由压缩弹簧(3)、(4)、(6)共同推动液压缸(7)移动伸出。

该筒体(8)为回转圆柱形缸体，外表面与外缸(2)配合，同时起压缩弹簧(6)的安装支撑作用。