一種飛機起落架緩衝器的製作方法

2023-05-12 10:47:41 1

本發明涉及飛機起落架緩衝器，尤其涉及一種適用於無人機起落架的緩衝器結構。

背景技術：

通常起落架緩衝器以工業氮氣和航空液壓油為工作介質，著陸時，緩衝器活塞杆被壓縮，主油腔容積變小，迫使主油腔內油液經阻尼孔進入氣腔，此過程產生摩擦阻尼，將動能轉變為熱能，熱能通過結構件將能量散發出去，未耗散掉積蓄在壓縮氣體的能量推動氣腔油液經回油腔阻尼孔阻尼後進入回油腔，正行程壓縮完成；反行程時，受壓迫的氣體膨脹，迫使活塞杆伸出，回油腔容積進一步變小，氮氣壓力推動回油腔油液由回油腔經阻尼孔流入氣腔，此過程再一次產生摩擦阻尼，將動能轉變成熱能，氣腔油液經阻尼孔流入主油腔，緩衝器反行程結束。在整個運動過程中，緩衝器活塞杆隨外載荷的變化而壓縮或伸出，緩衝器內的油液高速流過正、反行程阻尼孔，產生阻滯，將飛機著陸動能轉化為熱能消散掉。

以往緩衝器在設計時將主油腔、回油腔正反行程阻尼孔設計為常油孔，但此類型的緩衝器結構在工作過程中發現反行程主油腔油液無法較為快速回流、第二次壓縮行程時由於緩衝介質不足而造成緩衝性能較差等隱患。

為調節正反行程阻尼孔面積，目前常採用圓柱螺旋壓縮彈簧與擋板的組合結構形式，但此類型的結構由於佔用空間大、受力不均勻、結構磨損等問題。因此不適用於短行程的無人機起落架。

技術實現要素：

本發明要解決的技術解決問題是，針對現有技術不足，提供一種能實現快速回油的高效率飛機起落架緩衝器。

為解決上述技術問題，本發明採用的技術方案是：一種飛機起落架緩衝器，包括外筒組件、活塞杆組件和柱塞組件，其中：

該外筒組件包括外筒和設置於外筒開口端的下凸輪，該下凸輪的上端內縮，使下凸輪與外筒之間形成第一間隙；

該活塞杆組件包括一端帶有第一開放腔的活塞杆，該活塞杆帶有第一開放腔的一端套設於外筒組件內並與外筒組件形成封閉，該活塞杆的外部軸肩上設置上凸輪，上凸輪的下端內縮，使下凸輪與外筒之間形成第二間隙，活塞杆外部的上凸輪上端順序固定設置阻尼環和上支撐，且該上支撐與外筒之間形成封閉；

該柱塞組件包括一端固定於外筒封閉端的柱塞，該柱塞的另一端設置第二開放腔且插入活塞杆的第一開放腔內，柱塞與活塞杆內壁之間留有第三間隙，柱塞的第二開放腔的開口處固定設置正行程阻尼閥，該正行程阻尼閥與柱塞之間設置用於開啟或關閉第三間隙的第二浮動環；

上凸輪和浮動環上面的外筒內腔形成氣腔，第一浮動環下面的第一開放腔形成主油腔，上、下凸輪之間的第一、二間隙合併形成回油腔；

該上凸輪上設置回油孔，柱塞的第二開放腔上設置多個第一通孔，面對阻尼環的活塞杆上設置多個第二通孔，阻尼環上開設第三通孔，第一、二、三通孔相連通形成過油通道，且該過油通道上設有能調整過油通道過油麵積的調整組件。

上述方案中，所述調整組件為順序設置於上凸輪上面的波形彈簧和第一浮動環，且該波形彈簧具有一預壓力。

所述外筒的開口端設置外套螺母。

所述上支撐為對稱開式結構，且外支撐通過卡圈固定在活塞杆上。

所述正行程阻尼閥與柱塞通過螺紋連接後用銷釘固定。

所述柱塞通過螺母、防松墊片固定在外筒上。

本發明通過改變原主油腔、回油腔正、反行程阻尼孔為常油孔的設計思路，設計時使主油腔正行程阻尼孔小於反行程阻尼孔，實現反行程油液在相對較短的時間內將油液快速的回流至主油腔，以待進行下一次緩衝進程，同時由於緩衝器在正行程時已耗散了一部分能量，在進行反行程時，油液的流速有所減小，為提高阻尼效果，減小回油腔的反行程阻尼孔面積，使緩衝器在不降低緩衝效率的同時能夠快速回油。

所述緩衝器的活塞杆組件與柱塞組件將內部空間分為氣腔ⅰ和主油腔ⅱ，活塞杆組件與外筒組件之間為回油腔ⅲ，氣腔ⅰ充填有航空液壓油與工業氮氣，活塞杆組件在外載荷的作用下可沿外筒作上下位置的移動，從而壓縮氣體推動油液流經正、反行程阻尼孔完成能量耗散。

與現有技術相比，本發明所具有的效果為：

本發明消除了以往設計中因主油腔、回油腔正反行程阻尼孔面積不變或正行程阻尼孔面積大、反行程阻尼孔小所造成反行程油液無法快速回流、而再次壓縮時緩衝介質不足而造成的緩衝性能較差的隱患；

本發明可用作無人機的飛機起落架緩衝器結構簡單、易維護、重量輕於常規無人機起落架緩衝器。

附圖說明

圖1是本發明飛機起落架緩衝器結構圖。

圖2是本發明飛機起落架緩衝器正行程工作示意圖。

圖3是本發明飛機起落架緩衝器反行程工作示意圖。

圖4是圖1中a方向視圖。

圖5是本發明波形彈簧的結構圖。

圖中：1-上支撐、2-活塞杆、3-阻尼環、4-第一浮動環、5-波形彈簧、6-上凸輪、7-外套螺母、8-下凸輪、9-正行程阻尼閥、10-第二浮動環、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-氣腔、ⅱ-主油腔、ⅲ-回油腔。

具體實施方式

如圖1－圖5所示，本發明飛機起落架緩衝器包括外筒組件、柱塞組件、活塞杆組件，外筒組件的封閉端固定安裝柱塞組件的一端，活塞杆組件活動套設於外筒組件內，活塞杆組件的內端設置第一開放腔，柱塞組件的另一端設置第二開放腔，且柱塞組件的具有第二開放腔的一端滑動套設於活塞杆組件的第一開放腔內，藉由活塞杆組件、柱塞組件的相互套設將外筒內部空間分成氣腔ⅰ和主油腔ⅱ，活塞杆組件與外筒組件之間形成回油腔ⅲ，活塞杆組件在外載荷的作用下可沿外筒11作上下位置的移動，從而壓縮氣體推動油液流經正、反行程阻尼孔完成能量耗散。

外筒組件包括外筒11、下凸輪8、外套螺母7、充氣嘴等零件。該下凸輪8的底部外凸，並通過4個止動螺釘固定在外筒11的開口端，且下凸輪8的底部設計有安裝防塵圈、擋圈、o型密封圈的環形槽，外筒11的開口端外側設置外套螺母7，使外筒11內部形成用於充填航空液壓油和工業氮氣密閉腔；下凸輪8的上部外徑內縮，使下凸輪8的上部與外筒11之間形成第一間隙。

活塞杆組件包括上支撐1、活塞杆2、阻尼環3、第一浮動環4、波形彈簧5、上凸輪6等零件。上凸輪6安裝在活塞杆2外部的軸肩上，且上凸輪6的下端內縮，使上凸輪6與外筒11之間形成第二間隙，上凸輪6上開設回油孔14。為防止上凸輪6的軸向位移，活塞杆2上安裝有阻尼環3、上支撐1。上支撐1為對稱開式結構，通過卡圈13將上支撐1固定在活塞杆2上。阻尼環3套在活塞杆2上，並相對活塞杆2定位，活塞杆2對應阻尼環3處開有第二通孔16。阻尼環3上設計有第三通孔17，決定了正行程回油腔的阻尼面積。阻尼環3與上凸輪6的結構限位空間內設計有第一浮動環4，第一浮動環4與阻尼環3共同決定回油腔反行程的阻尼面積。第一浮動環4的下面設計有波形彈簧5，波形彈簧5設計有一定預壓力。上支撐1、阻尼環3、第一浮動環4和波形彈簧5通過結構限位隨活塞杆2上下運動。波形彈簧5的預壓力給第一浮動環4一個持續的軸向向上的力，正行程時，液壓衝擊力克服波形彈簧5的預壓力將第一浮動環4推開，油液過油麵積增大，油液流回回油腔，正行程完成後波形彈簧5利用其預壓力將第一浮動環4復位，即使第一浮動環4貼在阻尼環3上，使第三通孔17的過油麵積減小，從而調節回油腔的油液過油麵積。

柱塞組件包括柱塞12、正行程阻尼閥9、第二浮動環10等零件，柱塞12的一端固定安裝於外筒11的封閉端，柱塞12的另一端設置第二開放腔且插入活塞杆2的第一開放腔內，柱塞12與活塞杆2的內壁之間留有第三間隙。柱塞12的內部形成第二開放腔，正行程阻尼閥9設置於第二開放腔的開口處，且正行程阻尼閥9與柱塞12通過螺紋連接後用銷釘止動，正行程阻尼閥9的端面中間開有多個第四通孔18。柱塞12的下端設有凸臺，第二浮動環10安裝在柱塞12的凸臺區與正行程阻尼閥9所形成的空間處，因此第二浮動環10可在此空間產生沿軸向的移動，使第二浮動環10貼在柱塞12的端面上，或離開柱塞12的端面一個距離，從而控制主油腔正、反行程的油孔面積。柱塞組件調整至合適位置後通過螺母、防松墊片固定在外筒11上。

本發明工作原理為：如圖2所示，活塞杆2在飛機衝擊載荷的作用下向上運動，使回油腔ⅲ的容積增大，氣腔ⅰ和主油腔ⅱ的容積均減小。主油腔ⅱ內的油液經第四通孔18湧入氣腔ⅰ，氣腔ⅰ內的氮氣受壓，氣腔ⅰ內的油液流入回油腔ⅲ。如圖3所示，活塞杆2壓縮到一定行程後，氮氣壓力大於起落架所受的外載荷，外筒11向上回彈，氣腔ⅰ和主油腔ⅱ體積均增大，回油腔ⅲ體積縮小，回油腔ⅲ的油液流入氣腔ⅰ，氣腔ⅰ的油液流入主油腔ⅱ，進行下一次的緩衝行程。

如圖2、圖3所示，主油腔ⅱ的正行程阻尼孔截面積為s1，即正行程阻尼閥9上端面圓周陣列的8個第四通孔18的過油麵積。主油腔ⅱ的反行程阻尼孔截面積為s2，即正行程阻尼閥9上端面圓周陣列的8個第四通孔18的過油麵積加上柱塞12的3處凸臺處未被第二浮動環10遮擋通道的過油麵積（圖4中陰影部分的面積）。回油腔正行程阻尼孔截面積為s3，即阻尼環3上的圓周陣列的12個第三通孔17的過油麵積。回油腔ⅲ反行程阻尼孔截面積為s4，即阻尼環3上的圓周陣列的12個第三通孔17未被第一浮動環4覆蓋的過油麵積。此四種阻尼孔截面積的大小關係為：s3﹥s2﹥s4﹥s1。

具體而言，如圖2和圖3所示，飛機著陸，即正行程時，活塞杆2在衝擊力的作用下向上壓縮，主油腔ⅱ的油液流入氣腔ⅰ，油液衝擊力使第二浮動環10貼到柱塞12的端面上，正行程阻尼閥9兩側的第三間隙（邊部油路）被堵住，正行程阻尼閥9上的第四通孔18的面積和為主油腔正行程阻尼孔截面積s1。在油液衝擊力的作用下，第一浮動環4與阻尼環3脫開，氣腔ⅰ的油液經阻尼環3全面積的第三通孔17及上凸輪6上的回油孔14流入回油腔ⅲ，阻尼環3的第三通孔17的截面積之和為回油腔正行程阻尼孔截面積s3。油液在流經各通孔時摩擦生熱消耗衝擊能量，氣腔ⅰ的氮氣受壓縮時吸收了部分衝擊能量。主油腔正行程阻尼孔截面積s1﹤回油腔正行程阻尼孔截面積s3，正行程阻尼閥9上的第四通孔18起主要阻尼作用，符合起落架緩衝介質受力受壓的實際情況，有利於落震能量的快速消耗。

當活塞杆2壓縮到一定行程後，即反行程時，外筒11在氮氣壓力的作用下開始回彈，回油腔中的油液經上凸輪6上的回油孔14、阻尼環3上的第三通孔17流回氣腔，在波形彈簧5的預壓力及高速油液的衝擊作用下，第一浮動環4貼緊阻尼環3，覆蓋了阻尼環3的部分第三通孔17的過油麵積，未覆蓋部分的面積為回油腔反行程阻尼孔截面積s4。同時，氣腔的油液流回主油腔，由於重力和油液衝擊力，第二浮動環10貼在柱塞12的端面上，但第二浮動環10未覆蓋全部第三間隙的通道，未覆蓋面積與正行程阻尼閥9上的第四通孔18的面積和為主油腔反行程阻尼孔截面積s2。主油腔反行程阻尼孔截面積s2﹥回油腔反行程阻尼孔截面積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，由於s2﹥s1，使反行程油液在相對短的時間內將同等體積的油液返回主油腔，以備下一個的緩衝衝程。