一种含非线性能量阱的起落架摆振衰减装置

1.本发明涉及起落架摆振技术领域，具体是一种含非线性能量阱的起落架摆振衰减装置。


背景技术：

2.当飞机在起飞/着陆滑跑时，机轮突然受到外界激励(跑道不平、碎石等)，会产生一定的偏角，而当外界激励消失后，起落架继续保持周期的或者发散的振动现象，称为飞机起落架摆振。在外界能量不断输入的情况下若不加以控制摆振振幅会逐渐增大，大幅值的摆振会使起落架和整个飞机的寿命缩短，同时飞机的稳定性变差，操作性变难，舒适度变低，乘员、货物或武器的安全也会受到影响。
3.非线性能量阱(nonlinear energy sink,nes)是一种含有三次非线性刚度以及线性阻尼的弹簧振子结构，是一种高效的振动控制装置。nes具有附加质量小、振动抑制频带宽、可完成定向靶能量传递、可靠性高、鲁棒性强和无需外界提供能源等优点。
4.轻型飞机控制地面转弯通常采用机械传动式前轮转弯系统，减摆器阻尼过大，会妨碍飞机在地面转弯的灵活性，并且当前轮受到侧向撞击时，会使前起落架的构件和减摆器的传动装置受力过大。假如轻型飞机采用摩擦式减摆器，该减摆器使用一段时间后，可能不满足gjb 5097-2002的要求，不能使起落架摆振快速衰减，甚至不能抑制起落架摆振。


技术实现要素：

5.本发明为了解决现有技术的问题，提供了一种含非线性能量阱的起落架摆振衰减装置，相比于传统的起落架，能够大幅度降低减摆器阻尼系数大小、提高了飞机在地面转弯的灵活性、轻型飞机采用摩擦式减摆器，能够提高起落架的安全系数、在相同的减摆器阻尼系数，安装起落架摆振衰减装置起落架摆振振幅能够快速衰减。
6.本发明通过如下技术方案实现。
7.一种含非线性能量阱的起落架摆振衰减装置，在起落架上扭力臂和起落架下扭力臂连接处左右两边各安装一个起落架摆振衰减装置。
8.起落架摆振衰减装置包括外管、密封帽、质量块、活塞杆、活塞、弹簧、内管，所述内管和质量块设置在外管内，所述内管设置在外管内，所述内管的左端与外管的左端密封连接，弹簧的左端固定在外管的左端，所述活塞设置于内管内，所述活塞两端均设置活塞杆，所述弹簧的右端固定在活塞上，活塞左端的活塞杆位于弹簧内，所述内管的右端通过密封帽密封，所述活塞右端的活塞杆穿过密封帽并连接质量块，活塞杆与密封帽之间设置有密封圈，所述内管内装有油液，所述内管上设置有排油孔和回油孔，初始状态下排油孔位于活塞左侧，回油孔位于活塞右侧，所述外管和内管两者有一间隙连通排油孔和回油孔，活塞受力向左侧运动时，活塞左侧的油液经排油管、外管和内管之间的间隙、回油孔进入活塞右侧，所述活塞上设置有油孔，所述油孔设置在活塞杆外径与活塞外径所形成的环形区域内，油孔左端设置有止回阀，活塞向左运动时，止回阀关闭，活塞向右运动时，止回阀打开，活塞
右侧的油液经油孔进入活塞左侧。
9.外管、排油孔、回油孔、密封帽、活塞杆、密封圈、油液、活塞、油孔、内管和止回阀组成油液阻尼器；质量块、活塞杆、活塞、油孔和止回阀组成质量块系统；弹簧提供拉力和压力。
10.当活塞杆受由质量系统产生的力冲击时，活塞杆带动活塞挤压内管里面的液压油。油液受压后，从内管的排油孔一一排出，同时内管排出的油液也经回油孔回流到内管。外力消失后，弹簧能够迅速复位活塞杆，油液通过打开的止回阀迅速回到管内，等待下次动作。
11.活塞两端都有活塞杆，主要为了充分使用起落架摆振衰减装置内部空间，能够增大质量块系统的质量，同时还能控制起落架摆振衰减装置的整体质量。
12.通过密封帽和密封圈保证油液不泄露，隔离质量块与油液的接触。
13.与现有技术相比，本发明的优点是：本发明相比于传统的起落架，能够大幅度降低减摆器阻尼系数大小、提高了飞机在地面转弯的灵活性、轻型飞机采用摩擦式减摆器，能够提高起落架的安全系数、在相同的减摆器阻尼系数，安装起落架摆振衰减装置起落架摆振振幅能够快速衰减。
附图说明
14.图1：起落架摆振衰减装置原理示意图；
15.图2：起落架摆振衰减装置安装位置立体示意图；
16.图3：沉头内六角螺丝布置示意图；
17.图4：起落架摆振衰减装置剖面示意图；
18.9.图中：1、起落架上扭力臂，2、起落架摆振衰减装置，3、起落架下扭力臂，4、起落架摆振衰减装置安装孔，5、外管，6、排油孔，7、回油孔，8、密封帽，9、质量块，10、活塞杆，11、密封圈，12、油液，13、活塞，14、油孔，15、弹簧，16、内管，17、止回阀。
具体实施方式
19.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
20.一种含非线性能量阱的起落架摆振衰减装置，在起落架上扭力臂和起落架下扭力臂连接处左右两边各安装一个起落架摆振衰减装置；
21.起落架摆振衰减装置2包括外管5、密封帽8、质量块9、活塞杆10、活塞13、弹簧15、内管16，所述内管16和质量块9设置在外管5内，所述内管16设置在外管5内，所述内管16的左端与外管5的左端密封连接，弹簧15的左端固定在外管5的左端，所述活塞13设置于内管16内，所述活塞13两端均设置活塞杆10，所述弹簧15的右端固定在活塞13上，活塞13左端的活塞杆10位于弹簧15内，所述内管16的右端通过密封帽8密封，所述活塞13右端的活塞杆10穿过密封帽8并连接质量块9，活塞杆10与密封帽8之间设置有密封圈11，所述内管16内装有油液12，所述内管16上设置有排油孔6和回油孔7，初始状态下排油孔6位于活塞13左侧，回油孔7位于活塞13右侧，所述外管5和内管16两者有一间隙连通排油孔6和回油孔7，活塞13受力向左侧运动时，活塞13左侧的油液12经排油管、外管5和内管16之间的间隙、回油孔7进入活塞13右侧，所述活塞13上设置有油孔14，所述油孔14设置在活塞杆10外径与活塞13外
径所形成的环形区域内，油孔14左端设置有止回阀17，活塞13向左运动时，止回阀17关闭，活塞13向右运动时，止回阀17打开，活塞13右侧的油液12经油孔14进入活塞13左侧。
22.外管5、排油孔6、回油孔7、密封帽8、活塞杆10、密封圈11、油液12、活塞13、油孔14、内管16和止回阀17组成油液阻尼器；质量块9、活塞杆10、活塞13、油孔14和止回阀17组成质量块系统；弹簧15提供拉力和压力。
23.当活塞杆10受由质量系统产生的力冲击时，活塞杆10带动活塞13挤压内管16里面的液压油12。油液12受压后，从内管16的排油孔16一一排出，同时内管16排出的油液12也经回油孔7回流到内管16。外力消失后，弹簧15能够迅速复位活塞杆10，油液12通过打开的止回阀17迅速回到管内，等待下次动作。
24.活塞13两端都有活塞杆10，主要为了充分使用起落架摆振衰减装置内部空间，能够增大质量块系统的质量，同时还能控制起落架摆振衰减装置2的整体质量。
25.通过密封帽8和密封圈11保证油液12不泄露，隔离质量块9与油液12的接触。
26.如图1所示，一种含非线性能量阱的起落架摆振衰减装置，起到减摆的功能主要是三次非线性刚度以及线性阻尼的弹簧振子结构。起落架摆振衰减装置2实现起落架摆振能量转移至非线性能量阱机构，而且非线性能量阱机构所吸收的能量通过线性阻尼耗散。
27.如图2所示，在起落架上扭力臂1和起落架下扭力臂3连接处左右两边各安装一个起落架摆振衰减装置2。
28.如图3所示，起落架摆振衰减装置安装孔4通过沉头内六角螺丝将起落架摆振衰减装2安装到起落架上扭力臂1和起落架下扭力臂3连接处左右两边。
29.如图4所示，经过计算分析，起落架摆振衰减装置需要的刚度较大，弹簧材料采用65mn，弹簧15的具体尺寸可根据起落架的型号进行调整。弹簧15两端分别通过焊接的方法固定在外管5和活塞13，使弹簧变形能够与质量系统运动方向一致，弹簧提供拉力和压力。
30.活塞13上的油孔14在活塞杆外径与活塞外径所形成的环形区域内；在油孔14靠近弹簧的方向的安装止回阀17，使油孔13只能单向流液；排油孔6和回油孔7发布在内管16，其分布和孔径根据所需的阻尼大小具体设计；外管5和内管16两者有一间隙，是油液从排油孔6到回油孔7之间的通路。
31.为了充分使用起落架摆振衰减装置内部空间，尽可能控制起落架摆振衰减装置的整体质量。活塞杆10伸入到弹簧15内部，增加质量块系统。为了适应更多型号的起落架，在起落架摆振衰减装置另外一端预留了一部分空间，该空间主要使负责安装质量块9，其通过焊接的方法/螺丝连接的方法固定活塞杆10上。
32.内管16、外管5、密封帽8和密封圈11把油液密封在一个密闭空间，在活塞杆10与密封帽8和外管5的接触面用密封圈来进行密封。外管5和密封帽8与内管16的接触面油一个卡槽，能够固定内管16的位置。外管5靠近质量块9的一端通过沉头内六角螺丝将其密封，方便改变质量块9的质量。
33.活塞杆带动活塞在内管反复运动，从而挤压内管里面的液压油。当油液受压后，其从内管的排油孔排出，同时内管排出的油液也经回油孔回流到内管。外力消失后，弹簧能够迅速复位活塞杆，假如活塞处于压缩位置，油液通过打开的止回阀迅速回到管内，等待下次动作。经过活塞在内管反复运动，能量被耗散掉了。
34.以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范
围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。