一种车架式起落架无源式车架定位器及充油方法与流程

1.本发明涉及飞机起落架设计领域，特别是一种车架式起落架无源式车架定位器及充油方法。


背景技术：

2.通过增加轮胎数量，车架式起落架可以有效降低起飞/着陆重量较大的飞机的单轮胎传递的地面载荷，进而降低跑道的承压要求。
3.目前，空客和波音的多种民用宽体客机均采用了车架式起落架，国内采用车架式起落架的机型较少。民用宽体客机车架式起落架通常要求在起落架收起时能保持特定姿态，在飞机滑跑时能对车架随地面的俯仰振荡进行一定程度的抑制，这即是车架定位器的基本功能需求。
4.国内关于车架定位器的研究刚刚起步，在已有的车架定位器或车架稳定器方案中，有些方案的结构和功能特别复杂，也增加了起落架的重量和故障风险点；有些方案则未能较好的实现车架姿态定位和滑跑振荡双向阻尼功能。
5.专利cn103032403a、cn108791823a分别公布了一种飞机车架位置控制作动器和一种飞机起落架车架稳定缓冲装置及其控制方法，其通过单向阀、安全阀、控制阀、阻尼阀以及作动筒实现车架大角度的收放锁定以及滑行过程中的动态缓冲，其通过液压作动，阀组控制、阀组阻尼，零部件多，功能复杂，必然会增加产品重量以及失效点数量，降低产品的可靠性。
6.专利cn107588149a公布了一种车架式起落架稳定缓冲器，其为油气腔，在无外载时保持中立位置，拉压时均有缓冲作用。该专利中的油气混合腔进行缓冲阻尼，会导致部分工况下，油液液面未超过阻尼孔，无法产生有效阻尼。而且，该专利涉及的车架稳定缓冲器未考虑在中立位置时克服外载。


技术实现要素：

7.本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种车架式起落架无源式车架定位器，能克服外载，产生有效阻尼。
8.本发明还提供一种车架式起落架无源式车架定位器的充油方法，排出油腔中的气体，实现有效阻尼。
9.为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种车架式起落架无源式车架定位器，包括活塞杆，所述活塞杆的一端固定连接有接头，所述活塞杆内腔中安装有浮动活塞，所述浮动活塞将所述活塞杆的内腔分为a腔和b1腔，所述活塞杆另一端的端部安装有阻尼件，所述活塞杆另一端塞于柱塞内腔中，所述活塞杆的内壁与所述柱塞的外壁配合，所述柱塞位于所述活塞杆外侧的端部固定安装有限位件，所述活塞杆在所述柱塞内腔滑动导向，所述柱塞和所述活塞杆整体装于外筒内腔中，所述柱塞的外壁与所述外筒内壁滑动连接，所述外筒的一端与接口密封固定连接，所述柱塞靠近所述接口的端部外壁与所述外筒
内壁之间密封连接，所述活塞杆的一端伸出所述外筒，所述外筒的另一端密封固定有端盖，所述端盖环绕所述活塞杆外壁设置；
10.所述活塞杆靠近所述接头的所述a腔中充装有惰性气体，所述b1腔、所述柱塞内壁和所述阻尼件之间的内腔b2腔、所述外筒与所述活塞杆外壁、所述柱塞外壁之间的内腔b3腔中均灌满油液。
11.在浮动活塞可以自由浮动的范围内，气腔和油腔压力平衡。浮动活塞安装位置保证浮动活塞在整个飞机运行工况包络内可以自由浮动，减震阻尼效果好。
12.在本发明的一个优选的实施例中，所述柱塞靠近所述接口的端部与所述外筒之间形成腔c，所述外筒靠近所述接口的端部外壁开设有连通腔c和大气的第一连通孔，所述第一连通孔中装有连通大气的堵帽。
13.在本发明的一个优选的实施例中，所述堵帽中开设有t型排气孔。堵帽上的排气孔设计，两侧边与大气连通，降低堵塞的风险。
14.在本发明的一个优选的实施例中，所述外筒靠近所述接口的这端外壁上开设有第一油口，所述柱塞上开设有第三油口，所述柱塞的端部紧邻所述外筒端部时，所述第一油口、所述第三油口与所述b2腔连通，所述第一油口中装有密封堵帽。带密封堵帽用于油腔充填油液。
15.在本发明的一个优选的实施例中，所述外筒靠近所述端盖的这端外壁上开设有第二油口，所述第二油口连通b3腔，所述第一油口和所述第二油口分别位于所述外筒的上下两侧，所述第二油口中装有压力传感器。带密封堵帽和压力传感器的布置有利于充填油液时排出油腔内的空气，可以避免夹气引起油液的压力变化，进而影响浮动活塞的位置，导致车架无法复位。
16.在本发明的一个优选的实施例中，所述阻尼件为阻尼环，所述阻尼环中央为阻尼孔。阻尼环安装在活塞杆端部，设计有阻尼孔，在油腔体积变化时对油液进行阻尼。
17.在本发明的一个优选的实施例中，所述接头上安装有三通接头，所述三通接头上分别安装有充气活门和压力传感器。充气活门和压力传感器分别用于气体充填和气腔压力的测量。
18.在本发明的一个优选的实施例中，所述限位件为螺套。
19.本发明还公开了一种车架式起落架无源式车架定位器的充油方法，包括以下步骤：
20.s1.将车架定位器竖直放置，接头朝上，使用液压充油设备，通过第一油口缓慢充油，直到油液充满第二油口，此时b1腔顶部可能存储有空气；
21.s2.将车架定位器倒置过来，接口朝上，晃动车架定位器，促使b1腔的气体排出；
22.s3.将车架定位器水平放置，第二油口位于顶部，晃动车架定位器，促使b1腔的排出的气体浮动到外筒与活塞杆之间的b3腔；
23.s4.将车架定位器竖直放置，接头朝上，晃动车架定位器，促使b3腔中的气体浮动到第二油口附近，而后打开第二油口，补充油液，将气体排出。
24.在本发明的一个优选的实施例中，第二油口的液面线高于b3腔中油腔液面。第二油口的液面线高于b3腔中油腔液面，利于气体排出。
25.与专利cn103032403a、cn108791823a相比，本发明车架定位器的设计需求不包含
主动收放控制功能，本发明采用内部气压作为动力源，通过内部小孔阻尼，起落架离地后，无需人为控制即可到达收藏姿态，零部件较少，原理更加简单。
26.与专利cn107588149a相比，本发明为油气两腔分离，可在车架定位器拉压时均提供稳定的阻尼，且本发明中的车架定位器在中立位置时，可以克服起落架收放过程中的气动载荷。
27.与现有技术相比，本发明所具有的有益效果为：本发明在无需液压源驱动的条件下，既可以在起落架离地后将车架定位在收藏角度，又可以在飞机滑跑的过程中抑制车架的俯仰振动。该装置结构简单，零件少，减震阻尼效果好，可以实现车架式起落架的车架定位和滑跑振荡双向阻尼。
附图说明
28.图1为本发明一实施例的车架定位器的结构示意图。
29.图2为本发明一实施例的车架定位器充油方式示意图。
30.图3为本发明一实施例的车架定位器在不同工况下的状态示意图。
31.图4(a)为本发明一实施例的车架定位器中堵帽的结构示意图。
32.图4(b)为图4(a)的a-a剖视图。
33.图中：1-接头；2-活塞杆；3-外筒；4-柱塞；5-阻尼件；6-螺套；7-浮动活塞；8-端盖；9-密封堵帽；10-堵帽；11-三通接头；12-压力传感器；13-充气活门；14-密封件；15-接口；16-第一油口；17-第二油口。
具体实施方式
34.如图1-图4所示，所示，一种车架式起落架无源式车架定位器，包括活塞杆2，所述活塞杆2的一端固定连接有接头1并密封，接头1设计为耳环接头，车架定位器的耳环接头和外筒分别与车架组件和缓冲支柱连接。
35.所述活塞杆2内腔中安装有浮动活塞7，所述浮动活塞7将所述活塞杆2的内腔分为a腔和b1腔，所述活塞杆2另一端的端部安装有阻尼件5。所述活塞杆2另一端塞于柱塞4内腔中，所述活塞杆2的内壁与所述柱塞4的外壁配合，为柱塞内滑动导向。
36.所述柱塞4位于所述活塞杆2外侧的端部固定安装有限位件，所述限位件为螺套6，螺套连接在柱塞上。从而，活塞杆在压缩方向在柱塞内滑动，伸出方向受柱塞限位，需拉动柱塞一起运动，实现车架俯仰振荡过程中的双向阻尼。
37.所述活塞杆2在所述柱塞4内腔滑动导向，所述柱塞4和所述活塞杆2整体装于外筒3内腔中，所述柱塞4的外壁与所述外筒3内壁滑动连接。柱塞两端均与外筒配合，以使柱塞在外筒内滑动平稳，外侧端密封、止动。
38.所述外筒3的一端与接口15密封固定连接，所述活塞杆2的一端伸出所述外筒3，所述外筒3的另一端密封固定有端盖8，所述端盖8环绕所述活塞杆2外壁设置；接口15与缓冲支柱连接。
39.所述活塞杆2靠近所述接头1的所述a腔中充装有惰性气体，所述b1腔、所述柱塞4内腔b2腔和所述外筒3内腔b3腔中均灌满油液。即浮动活塞处与耳环接头处密封形成的密闭腔a充入氮气，b1腔、柱塞处密封形成的密闭腔b2、所述外筒3内腔b3腔中充入液压油。浮
动活塞将a腔(气腔)和b1腔(油腔)隔开，在浮动活塞可以自由浮动的范围内，气腔和油腔压力平衡。浮动活塞安装位置保证浮动活塞在整个飞机运行工况包络内可以自由浮动。
40.所述柱塞4外壁与所述外筒3之间形成腔c，所述外筒3靠近所述接口15的端部外壁上开设有第一连通孔，所述第一连通孔中装有连通大气的堵帽10。所述堵帽10中开设有t型排气孔。
41.所述外筒3靠近所述接口15的这端外壁上开设有第一油口16，所述第一油口16装有密封堵帽9。
42.所述外筒3靠近所述端盖8的这端外壁上开设有第二油口17，所述第一油口16和所述第二油口17分别位于所述外筒3的上下两侧，所述第二油口17中装有压力传感器12。
43.所述阻尼件5为阻尼环，所述阻尼环中央为阻尼孔。
44.所述接头1上安装有三通接头11，所述三通接头11上分别安装有充气活门13和压力传感器12。
45.本发明的安装方法如下：
46.将螺套6、端盖8依次穿入活塞杆2外壁上；
47.将接头1连接到活塞杆2端部；
48.将浮动活塞7装入活塞杆2内孔，并通过工装推拉浮动活塞组件7至距离安装端40mm位置；
49.将阻尼件5安装到活塞杆2端部；
50.将活塞杆2装入柱塞4内部，并将螺套6拧入柱塞4的螺纹上；
51.将安装在一起的柱塞活塞杆组件装入外筒3内孔，将端盖8安装到合适位置；
52.利于排气的充油步骤如下：
53.a)将车架定位器竖直放置，如图2-a)所示姿态，使用液压充油设备，通过第一油口(带密封堵帽处)缓慢充油，直到油液充满第二油口(压力传感器处)，此时区域ⅰ处可能存储有空气；
54.b)将车架定位器倒置过来，如图2-b)所示姿态，晃动车架定位器，促使区域ⅰ处的气体排出；
55.c)将车架定位器水平放置，如图2-c)所示姿态，晃动车架定位器，促使区域ⅰ处的排出的气体浮动到b3腔；
56.d)将车架定位器竖直放置，如图2-a)所示姿态，晃动车架定位器，促使区域ⅱ中的气体浮动到第二油口附近，而后打开第二油口，补充油液，将气体排出。在图2-a)所示姿态，第二油口的液面线高于油腔液面，利于气体排出。
57.将压力传感器12和充气嘴13装入三通接头11，将三通接头11拧入耳环接头1；
58.通过充气嘴13充入额定压力的氮气；
59.将车架定位器装入轮胎离地的起落架上，此时，可保持起落架的离地姿态和收藏姿态；
60.当飞机滑行时，车架定位器活塞杆压缩，并在一定幅度内伸出/压缩，油腔体积变化，油液通过阻尼环而被阻尼，消耗车架振荡能量；
61.轮胎泄气失效工况时，活塞杆会进一步压缩，或带动柱塞伸出，直至车架与活塞杆之间的结构限位位置，避免车架定位器的损坏。
62.飞机离地后,车架定位器的状态如图3-a)所示，车架定位器需克服外部风载，避免起落架因车架未在指定位置而无法收入舱内。气腔充压至p值后，车架定位器可以承受的拉、压载荷分别为p
·
(a2-a1)、p
·
a1。其中a1为活塞杆的内径，a2为外筒的内径。在设计时，可根据飞机工况包络和起落架结构，选择合理的压力和截面尺寸，以满足使用要求。
63.飞机正常滑跑或停机时，车架定位器的状态如图3-b)所示，相比离地姿态，活塞杆压缩，并可在一定幅值内随车架的俯仰而伸缩。活塞杆压缩和伸出均会引起油腔/气腔体积的变化，油液会流过阻尼孔，进而消耗飞机滑跑过程中的俯仰能量，对车架的俯仰振动进行抑制。
64.飞机滑跑或停机时，车架定位器在后轮(依据车架定位器的布置而定，该描述为车架定位器布置在车架前部)泄气等失效工况下的状态如图3-c)所示，相比滑跑状态，车架定位器会进一步压缩；车架定位器在前轮泄气等失效工况下的状态如图3-d)所示，相比收藏状态，车架定位器可能会进一步拉伸，则拉伸时会带动柱塞一起伸出。
65.车架定位器的行程设计也考虑了轮胎泄气等失效工况。

技术特征：
1.一种车架式起落架无源式车架定位器，其特征在于包括活塞杆(2)，所述活塞杆(2)的一端固定连接有接头(1)，所述活塞杆(2)内腔中安装有浮动活塞(7)，所述浮动活塞(7)将所述活塞杆(2)的内腔分为a腔和b1腔，所述活塞杆(2)另一端的端部安装有阻尼件(5)，所述活塞杆(2)另一端塞于柱塞(4)内腔中，所述活塞杆(2)的内壁与所述柱塞(4)的外壁配合，所述柱塞(4)位于所述活塞杆(2)外侧的端部固定安装有限位件，所述活塞杆(2)在所述柱塞(4)内腔滑动导向，所述柱塞(4)和所述活塞杆(2)整体装于外筒(3)内腔中，所述柱塞(4)的外壁与所述外筒(3)内壁滑动连接，所述外筒(3)的一端与接口(15)密封固定连接，所述柱塞(4)靠近所述接口(15)的端部外壁与所述外筒(3)内壁之间密封连接，所述活塞杆(2)的一端伸出所述外筒(3)，所述外筒(3)的另一端密封固定有端盖(8)，所述端盖(8)环绕所述活塞杆(2)外壁设置；所述活塞杆(2)靠近所述接头(1)的所述a腔中充装有惰性气体，所述b1腔、所述柱塞(4)内壁和所述阻尼件(5)之间的内腔b2腔、所述外筒(3)与所述活塞杆(2)外壁、所述柱塞(4)外壁之间的内腔b3腔中均灌满油液。2.根据权利要求1所述的车架式起落架无源式车架定位器，其特征在于，所述柱塞(4)靠近所述接口(15)的端部与所述外筒(3)之间形成腔c，所述外筒(3)靠近所述接口(15)的端部外壁开设有连通腔c和大气的第一连通孔，所述第一连通孔中装有连通大气的堵帽(10)。3.根据权利要求2所述的车架式起落架无源式车架定位器，其特征在于，所述堵帽(10)中开设有t型排气孔。4.根据权利要求1所述的车架式起落架无源式车架定位器，其特征在于，所述外筒(3)靠近所述接口(15)的这端外壁上开设有第一油口(16)，所述柱塞(4)上开设有第三油口，所述柱塞(4)的端部紧邻所述外筒(3)端部时，所述第一油口(16)、所述第三油口与所述b2腔连通，所述第一油口(16)中装有密封堵帽(9)。5.根据权利要求4所述的车架式起落架无源式车架定位器，其特征在于，所述外筒(3)靠近所述端盖(8)的这端外壁上开设有第二油口(17)，所述第二油口(17)连通b3腔，所述第一油口(16)和所述第二油口(17)分别位于所述外筒(3)的上下两侧，所述第二油口(17)中装有压力传感器(12)。6.根据权利要求1-5任意一项所述的车架式起落架无源式车架定位器，其特征在于，所述阻尼件(5)为阻尼环，所述阻尼环中央为阻尼孔。7.根据权利要求1-5任意一项所述的车架式起落架无源式车架定位器，其特征在于，所述接头(1)上安装有三通接头(11)，所述三通接头(11)上分别安装有充气活门(13)和压力传感器(12)。8.根据权利要求1-5任意一项所述的车架式起落架无源式车架定位器，其特征在于，所述限位件为螺套(6)。9.一种权利要求1-8任意一项所述的车架式起落架无源式车架定位器的充油方法，其特征在于包括以下步骤：s1.将车架定位器竖直放置，接头朝上，使用液压充油设备，通过第一油口缓慢充油，直到油液充满第二油口，此时b1腔顶部可能存储有空气；s2.将车架定位器倒置过来，接口朝上，晃动车架定位器，促使b1腔的气体排出；
s3.将车架定位器水平放置，第二油口位于顶部，晃动车架定位器，促使b1腔的排出的气体浮动到外筒与活塞杆之间的b3腔；s4.将车架定位器竖直放置，接头朝上，晃动车架定位器，促使b3腔中的气体浮动到第二油口附近，而后打开第二油口，补充油液，将气体排出。10.根据权利要求9所述的车架式起落架无源式车架定位器的充油方法，其特征在于，第二油口的液面线高于b3腔中油腔液面。

技术总结
本发明公开了一种车架式起落架无源式车架定位器及充油方法，一种车架式起落架无源式车架定位器，包括活塞杆，所述活塞杆内腔中安装有浮动活塞，所述浮动活塞将所述活塞杆的内腔分为A腔和B1腔，所述活塞杆另一端的端部安装有阻尼件，所述活塞杆另一端塞于柱塞内腔中，所述活塞杆的内壁与所述柱塞的外壁配合，所述柱塞位于所述活塞杆外侧的端部固定安装有限位件，所述柱塞和所述活塞杆整体装于外筒内腔中，所述活塞杆的一端伸出所述外筒，所述外筒的另一端密封固定有端盖。本发明结构简单，零件少，减震阻尼效果好，可以实现车架式起落架的车架定位和滑跑振荡双向阻尼。落架的车架定位和滑跑振荡双向阻尼。


技术研发人员：焦付军 娄锐 冯广 尹磊 龙浩 周正旺 黄榜 张杰
受保护的技术使用者：中航飞机起落架有限责任公司
技术研发日：2023.01.03
技术公布日：2023/6/7