CN102259701B - 用于起落架的能量吸收系统及设有能量吸收系统的飞行器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种能量吸收系统(10)，该系统设有从第一端(12)朝第二端(13)延伸的减震器(11)，该第一端(12)适合连接于容纳在轮舱(4)中的起落架(3)的摇臂(5)上。该系统包括连接于第二端(13)的装配件(20)和引导装配件(20)平移运动的导向装置(30)，导向装置(30)固定于轮舱(4)侧翼(4″)，且系统(10)包括可变形能量吸收装置(40)，该装置(40)固定于装配件(20)且固定于轮舱(4)的结构(4″，还固定于将装配件(20)固定于侧翼(4″)的可熔保持装置(50)，在超出预定阈值时装置(50)破裂以使装配件(20)在导向装置(30)引导下运动，而使装置(40)变形。

Description

用于起落架的能量吸收系统及设有能量吸收系统的飞行器

技术领域

本申请要求2010年4月26日提交的法国专利申请第1001776的优先权，该申请的全部内容以参见的方式纳入本文。

本发明涉及用于起落架的能量吸收系统，并且涉及设有所述能量吸收系统的飞行器。

背景技术

通常，飞行器具有起落装置，而飞行器通过起落装置站立在地面上。例如，起落装置可设有三个或四个有轮子的起落架，这些起落架为地面上的飞机构成支承多边形。已知的起落架还设有滑板。

这些起落架是可伸缩的以改善飞行器的气动阻力。尤其在使用可伸缩起落装置时，飞行器的最向前突出元件折叠到机身内部。更确切地说，在飞行时，每个起落架收缩到通常称为“轮舱”的隔室中，以准备好在降落时的合适时刻展开。

例如，以缩略语“FAR”、“JAR”或“EASA-CS”(欧洲航空安全局认证说明书的简称)而已知的民用认证条例要求起落架具有一定程度的动能吸收能力。

因此，根据那些民用认证条例，对于以第一预定垂直速度与地面进行冲击的飞行器来说，起落架必须能够吸收该冲击的动能，而不会使构成起落架的部件遭受任何永久变形，这对于飞行器在降落过程中的各种姿态并且对于最不利的重量和定心状况是必需的。类似的是，当飞行器以比第一速度大的第二预定垂直冲击速度来冲击地面时，每个起落架必须吸收该冲击的动能，而不会使构成起落架的部件破裂，这对于飞行器在降落过程中的各种姿态并且对于最不利的重量和定心状况是必需的。

在这些情形下，符合民用认证条例的起落架简称为“标准”起落架，且此种起落架通常包括第一类型的减震器，该减震器简称为“第一”减震器。

例如，标准起落架可设有从第一端部区域朝第二端部区域延伸的摇臂，第二端部区域支承一个或多个轮子，而第一端部区域铰接于轮舱的第一侧翼。

此外，起落架包括能量吸收系统，该能量吸收系统设有油气式的第一减震器。该第一减震器首先铰接于摇臂，其次铰接于轮舱的第二侧翼。第一减震器可以是基本垂直的，即在飞行器站立在地面上时沿基本垂直于地面的方向定向，并且该第一减震器可以基本平行于第一侧翼和第二侧翼。然而，由于减震器与其所连接的结构成一体和/或具有兼容性，因而减震器的位置能以一些其它方式(即，非垂直)进行定向。

此类第一减震器包括在主缸体中滑动的活塞，该主缸体具有与第一腔室接触的头部，而该第一腔室充满油并且配设节流孔，用于在降落过程中吸收能量。此外，减震器具有充满有气体的第二腔室，以支承静止状态的飞行器。第二腔室与第一腔室连通，且第二腔室的容积在第一减震器压缩时减小，以利于在降落过程中吸收能量。

较佳地，第一减震器还可选地使摇臂缩到轮舱中。

文献FR2684957描述了此种标准起落架。

那些标准起落架是最有效的并且用于满足民用认证条例的要求。

然而，应理解的是，这些标准起落架有时并不适用于比民用条例所限定的速度大的垂直的地面冲击速度。

此外，除了民用认证条例以外，存在例如已知名为“MIL-STD-8698”的军用鉴定条例、利用已知名为“AR56”的海军鉴定条例以及利用已知名为“MIL-STD-1290”的军用碰撞鉴定条例，而这些条例都比民用认证条例更严格。

这些军用鉴定条例和海军鉴定条例“MIL-STD-8698”和“AR56”实行比上述第一垂直速度和第二垂直速度更大的垂直速度。军用碰撞鉴定条例“MIL-STD-1290”实行比那些上述条例更大的垂直速度，并且在与地面接触时能量吸收、完整性、甚至机身的完整性等方面来限定起落架的性能。

适用于军用鉴定条例、海军鉴定条例以及军用碰撞鉴定条例的起落架简称为“高能量吸收”起落架。借助示例，高能量吸收起落架与标准起落架的不同之处在于：该高能量吸收起落架通常包括设有第二类型减震器的能量吸收系统，而该第二类型减震器简称为“第二”减震器。该第二减震器设有具有如下有效行程的活塞：该有效行程比标准起落架的第一减震器的行程长。

此外，高能量吸收起落架的第二减震器具体可具有多个腔室，这些腔室充满气体和具有各种节流孔。

因此，高能量吸收起落架的第二减震器通常比标准起落架的第一减震器体积更大、更重且更昂贵。

对由第二减震器所产生力的控制可通过多个或各种节流孔结合在第一减震器中，而不会显著损失成本或重量。然而，活塞的长行程致使轮舱的尺寸增大并致使减震器的附连点更远，由此产生大量的额外成本和重量。此外，由于存在与设备其它零件的整体性和/或兼容性，故不可能一味增大轮舱的尺寸。。

应注意到，文献FR2885596披露了起落架，具有摇臂和用于该摇臂的制动装置。

发明内容

因此，本发明的目的是提出一种起落架能量吸收系统，该能量吸收系统具有最小化尺寸并且适合于比由民用认证条例所限定的速度大或相等的垂直地面冲击速度。

根据本发明，该能量吸收系统设有从第一端朝第二端延伸的减震器，该第一端适合连接于容纳在轮舱中的起落架的摇臂上。该能量吸收系统的特征在于，包括连接于第二端的装配件和用于引导该装配件的导向装置，且该能量吸收系统包括可变形能量吸收装置，该可变形能量吸收装置固定于装配件并且适合固定于轮舱的结构上，且还固定于适合将装配件固定于轮舱侧翼的可熔保持装置上，该可熔保持装置在超出预定阈值时破裂以使装配件能在导向装置的导向作用下运动，从而使能量吸收装置变形。

因此，可使用第一类型的减震器，并且获得比民用认证条例所要求性能更佳的性能，而无需对轮舱进行显著修改。

在预定阈值以下，可熔保持装置将装配件保持于休止位置。能量吸收系统则类似于标准起落架的能量吸收系统那样运行。与此相反，超出所述预定阈值，即超出比第二垂直速度大且可能等于4米每秒(m/s)的预定阈值，则可熔保持装置屈服并释放装配件。然后，装配件在导向装置的导向作用下运动，并在可变形能量吸收装置上施加力。可变形吸收装置的变形则吸收冲击产生的能量。

另一方面，本发明可包括以下附加特征中的至少一个。

在第一实施例中，在可熔保持装置已破裂之后装配件沿直线进行平移运动。

在第一实施例的较佳第一变型中，所述导向装置包括两个滑轨，这两个滑轨与装配件的可动靴座共用作用。由于在可熔保持装置破裂时、装配件的靴座在导向装置的两个滑轨之间滑动，因而形容词“可动”与装配件的靴座有关。

此外，保持装置首先固定于装配件，其次固定于侧翼。例如，保持装置可包括销柱，该销柱固定于装配件并且穿过侧翼中的孔，以例如通过螺纹-紧固装置固定于侧翼。销柱则具有疲弱区域，以在超出所述预定阈值时破裂，即该疲弱区域可选地具有比销柱其它部分的尺寸小的尺寸部分。

保持装置可包括一定尺寸的铆接板，该尺寸使所述板或保持该板的铆钉能在超出所述预定阈值的条件下屈服。

在第一实施例的第二变型中，导向装置包括T形静止导轨，该T形静止导轨适合固定于轮舱的侧翼，并且与装配件的可滑动靴座共同作用。由于在第一实施例的该第二变型中，在可熔保持装置屈服时是滑动靴座相对于轨道运动，因而形容词“静止”与T形导轨有关。

应注意到，由于静止轨道固定于轮舱，因而保持装置既可固定于装配件也可固定于静止轨道。

例如，保持装置可以是销柱，该销柱固定于轨道并且穿过装配件中的孔，以例如通过螺纹-紧固装置固定于该装配件。与上述第一实施例类似，销柱则可包括疲弱区域以在超出所述预定阈值时破裂。

于是，第一实施例的第一变型使用两个固定于轮舱面板的静止滑轨及固定于装配件的一可动靴座，而与此相反，第一实施例的第二变型使用固定于轮舱面板的一静止轨道和固定于装配件的一可滑动靴座。

在第二实施例中，装配件执行枢转运动。

在这些情形下，导向装置包括延伸装配件的连接装置，该连接装置铰接于枢转销，该枢转销适合连接于摇臂，且保持装置既固定于装配件又固定于侧翼。枢转销还可以是摇臂绕其枢转的销，且该枢转销实施成单个部件或多个部件。

此外，不管哪个实施例，装配件都能可选地具有两个紧固颊板，且减震器的第二端位于这两个颊板之间，而紧固销穿过所述颊板和第二端。有利的是，减震器包括通过紧固销固定在所述颊板之间的球接头。

在这些情形下，可变形能量吸收装置可固定于该紧固销。

此外，可变形能量吸收装置可选地包括至少一个带条，该带条例如通过撕裂其缝合部分而吸收冲击产生的能量。该带条可由复合材料制成。

在一变型中，带条是Y形的，并具有底部分叉，该底部分叉适合于固定于一结构，例如装配件固定于其上的轮舱侧翼。然后，该底部分叉由两个顶部分叉所延伸，这两个顶部分叉固定于装配件，例如固定在装配件的紧固销的各侧上，而该紧固销用于固定减震器的第二端。

在另一变型中，可变形能量吸收装置例如包括带条。

除了能量吸收系统以外，本发明还提供一种飞行器，该飞行器设有起落装置，该起落装置包括至少一个位于轮舱中起落架，且该起落架具有摇臂，该摇臂铰接于轮舱的壁并且对至少一个地面接触件进行支承，起落架具有能量吸收系统，该能量吸收系统设有从连接于摇臂的第一端朝第二端延伸的减震器。能量吸收系统则是如上所述的本发明能量吸收器。

因此，能量吸收系统具体包括装配件和导向装装，该装配件连接于第二端，而该导向装置用于引导该装配件进行平移运动并固定于轮舱侧翼，且该能量吸收系统包括可变形能量吸收装置和可熔保持装置，该可变形能量吸收装置将装配件连接于轮舱的结构，而可熔保持装置直接或通过设置在侧翼上的静止轨道间接地将装配件固定于侧翼，且该可熔保持装置在超出预定阈值时破裂以使装配件能相对于导向装置滑动，由此使能量吸收装置变形。

附图说明

从下面参照附图以说明方式给出的实施例描述中，将更详细地呈现本发明及其优点，在附图：

图1是设有本发明能量吸收系统第一实施例的飞行器的视图；

图2是示出所述能量吸收系统第一实施例的视图；

图3是示出第一实施例的第一变型的截面图；

图4是示出第一实施例的第二变型的视图；

图5是示出能量系统装置一变型的视图；以及

图6和7是示出能量吸收系统第二实施例的视图。

具体实施方式

一幅以上附图都出现的元件在各幅图中采用相同的附图标记。

图1至5示出了本发明的第一实施例。

图1示出设有起落装置2的飞行器1，该起落装置2包括至少一个设置在轮舱4中的起落架3。

应可注意到，在图1中示出了三个相互正交的轴线X、Y和Z。

X轴线被称为是纵向的。所使用的术语“长度”是指装置沿所述纵向X轴线的纵向尺寸。

另一轴线，Y，被称为是横向的。所使用的术语“宽度”是指装置沿所述横向轴线的横向尺寸。

最后，第三轴线，Z，被称为是竖直的，并且对应于所描述结构的高度尺寸。术语“厚度”则指该装置沿所述竖直轴线的直立尺寸。

第一平面，XY，被称为是“水平的”，而第二平面和第三平面，YZ和XZ，被称为是“垂直的”。

起落架3包括对诸如轮子或起落橇之类的接触件6进行支承的摇臂5，该摇臂5铰接于垂直壁4′，而该垂直壁4′平行于第二平面YZ延伸以限定轮舱4。

然后，起落架3包括能量吸收系统10，该能量吸收系统10具体用于吸收飞行器1在降落过程中的动能。

能量吸收系统10设有从第一端12朝第二端13延伸的减震器11，且第一端12铰接于摇臂5。更确切地说，第一端设置在摇臂5铰接于壁4′的第一端部区域和摇臂5支承接触件6的第二端部区域之间。

减震器沿平行于竖直轴线Z的轴线基本垂直设置，即基本平行于壁4′。然而，减震器11可以是水平的，并且基本平行于纵向轴线X。

借助示例，减震器是上述第一类型的油气型减震器，通过存在各种或多个节流孔而优化。

此外，能量吸收系统10包括紧固装置，该紧固装置用于将减震器11的第二端13固定于飞行器1，尤其是固定于限定轮舱4的部件。能量吸收系统10设有装配件20，且第二端13铰接于所述装配件20。

装配件20与导向装置30共同作用，该导向装置30用于引导该装配件20进行平移运动并固定于轮舱4的侧翼4″，且该侧翼4″平行于壁4′并且平行于第二平面YZ。应注意到，侧翼4″还可以基本平行于第一平面XY或平行于第三平面XZ，而不会超出本发明的范围。

此外，装配件20与固定于轮舱4结构上的可变形能量吸收装置40共同作用。借助示例，该结构可以是轮舱4的侧翼4″或轮舱4的一些其它部件。

此外，可熔保持装置50在某一预定阈值下(例如，4m/s的速度)将装配件20保持在休止位置。因此，保持装置50通过直接地、即不采用任何中间部件，或间接地、即使用至少一个中间部件，将所述装配件20固定于侧翼4″而在几何学上将装配件20锁定于休止位置。

当超出该预定阈值时，该可熔保持装置50破裂并释放装配件，然后该装配件由导向装置30引导相对于侧翼4″滑动。在此种平移运动中，装配件20在可变形能量吸收装置40上施加力，且所述可变形能量吸收装置40例如可以是伸展的金属件或者实际上是变得未经缝合的带条。

保持装置50如图所示包括销。然而，保持装置可包括例如以可逆方式保持装配件的铆钉，而铆钉在超出预定阈值时破裂。这些铆钉例如可直接地与装配件共同作用或者通过中间板与装配件共同作用。

图2示出能量吸收系统10的固定装置。

装配件具有第一横向固定颊板21和第二横向固定颊板22，这些颊板限定适合于接纳减震器11的第二端13处铰链的内部空间。

为此，装配件20具有从第一颊板21延伸至第二颊板22的衬套25，而两个卷筒24和24′压靠于衬套25的相对两端。

为了对减震器11进行固定，参照图3，将减震器11的第二端放置在第一颊板21和第二颊板22之间，然后衬套25依次穿过第一颊板21、第二端处球接头中的孔以及第二颊板22。

此后，第一卷筒24和第二卷筒24′相应地定位抵靠于第一颊板21和第二颊板22，而衬套25夹在这些第一卷筒24和第二卷筒之间。此后用紧固销23固定此组件。因此，该紧固销穿过第一卷筒24、第一颊板21、衬套25、第二端13、第二颊板22以及第二卷筒24′。

参照图2，能量吸收装置40首先通过附连装置55固定于侧翼4″，其次固定于装配件20。更确切地说，在所示的示例中，能量吸收装置40通过附连于第一卷筒24和第二卷筒24′而固定于紧固销23。然而，能量吸收装置40能固定于装配件的其它部件。

示意示出的能量吸收装置40包括带条41，该带条41可选地由复合材料制成但可具有其它特性，例如该带条可以是Z形的金属件。带条41是Y形，从而具有固定于附连装置55的底部分叉42，所述底部分叉42首先由第一顶部分叉43伸出，其次由第二顶部分叉44伸出，第一顶部分叉43由第一卷筒24固定于紧固销23，而第二顶部分叉44由第二卷筒24′固定于紧固销23。

图2和3示出导向装置30的第一实施例的第一变型。

在第一实施例的第一变型中，导向装置30包括第一静止滑轨31和第二静止滑轨32。由于第一滑轨31和第二滑轨32并不能够运动，因而第一滑轨31和第二滑轨32称为“静止的”。第一静止滑轨31和第二静止滑轨32通过传统的固定装置、即例如通过焊接、粘结剂粘合或实际上的螺钉连接固定于侧翼4″。

参照图3，装配件20则包括可动靴座26，该可动靴座配合在第一滑轨31和第二滑轨32中。由于该靴座26适合于相对于第一静止滑轨31和第二静止滑轨32滑动，因而该靴座称为“可动”。

此外，可熔保持装置50固定于装配件20。保持装置50具有销柱，该销柱具有穿过侧翼4″中孔4″′的螺纹部分50′，而螺母旋在所述螺纹部分50′上。因此，该装配件在其休止位置通过借助可熔保持装置50的销柱直接固定于侧翼4″而保持静止。

其它实施例也是可能的，例如(利用延伸部分)将装配件连接于壁的可熔铆钉。采用具有可用作熔断器的局部疲弱区域的单个金属部件也是可能的。

图4示出了第一实施例的第二变型。在第一实施例的第二变型中，导向装置包括通过基部34固定于侧翼4″的T形静止导轨33。因此，包括静止导轨33及其基部34的组件呈H形，所述组件可制成单件并通过传统连接装置固定于侧翼4″。然而，静止导轨还可在无需使用基部的情形下焊接于侧翼4″。

由于导轨33一旦固定于侧翼4″则无法运动，因而该轨道33称为“静止”。

装配件20则具有与静止导轨33共同作用的可滑动靴座27。

此外，在该实施例中，装配件20可通过静止导轨33间接固定于侧翼4″。

例如，销保持装置50固定于静止轨道33，而螺纹部分50′穿过装配件20中孔28，且螺母旋在所述螺纹部分50′上。因此，该装配件在其休止位置通过借助可熔保持装置50的销柱间接固定于侧翼4″而被阻止。

图5示出设有两个连杆101和102的能量吸收装置40，这两个连杆101和102分别由第一卷筒24和第二卷筒24′固定于紧固销23。

此外，连杆101和102通过图5所示的带条103固定于附连装置55。因此，该带条首先通过第一销固定于附连装置，其次通过第二销固定于连杆101和102。

图6和7示出第二实施例，其中装配件20不再由于保持装置50破裂而进行纵向平移运动，而是绕摇臂的枢转销AX转动。

参照图6和7，摇臂从第一端部区域5′延伸至第二端部区域5″。

第一端部区域5′则铰接于壁4′的枢转销AX，从而能够绕所述枢转销AX枢转。在图7中应注意到，摇臂可包括铰接于两个不同的枢转销部件AX的两个臂。

第二端部区域5″承载接触部件6(多个)，且所述第二端部区域5″还固定于减震器11的第一端12。

根据第一实施例，减震器的第二端13通过上述装置固定于装配件20，例如，所述装配件20通过诸如可熔销柱50之类的保持装置50可逆地固定于侧翼4″。应注意到，侧翼4″平行于第一平面XY。

此外，能量吸收系统设有可变形能量吸收装置40，该可变形能量吸收装置固定于装配件20并且固定于轮舱4的结构4″。此种能量吸收装置40例如可具有一个或多个上述类型的带条。

此外，该能量吸收系统设有导向装置30，该导向装置用于在可熔保持装置(例如，示意示出的销柱)50破裂的情形下，引导装配件20如箭头F所示进行转转。这些导向装置30包括延伸装配件20的连接装置35，而该连接装置35铰接于枢转销AX。

装配件20设有基部及两个颊板21和22，基部包括保持装置50的销柱，且该连接装置35可具有分别延伸颊板21和22的两个臂36和37，这些臂例如焊接于颊板或者与所述颊板形成为一体。每个臂则都固定于其中一个颊板上并铰接于枢转销AX。

参照图7，为了使装配件20能如箭头F所示枢转，壁4′包括通孔4″′。应注意到，该通孔可由可撕破的网状物所封闭，该可撕破的网状物则有助于例如对抗轮舱中的元件通过壁4′而吸收能量。

因此，超出该预定阈值时，该可熔保持装置50破裂并释放装配件，然后该装配件在由导向装置30引导的同时绕枢转轴线AX枢转。在装配件20枢转时，该装配件在可变形能量吸收装置40上施加力。此外，在壁4′中，装配件20将网状物200撕破以继续其枢转运动。

当然，本发明在其实施方式方面可有许多变型。尽管上文描述了若干实施例，但是容易理解，难以想象穷举所有可能的实施例。当然可设想用等同装置来替换所述装置中的任一个而不超出本发明的范围。

例如，可设想利用可变型装置或甚至利用带条来代替图5中所示的连杆101和102。类似地，带条103则可由可变形装置或实际上由传统连接装置所代替。

Claims (11)

1.一种能量吸收系统（10），所述能量吸收系统设有从第一端（12）朝第二端（13）延伸的减震器（11），所述第一端（12）铰接于容纳在轮舱（4）中的起落架（3）的摇臂（5）上，其中，所述系统包括铰接于所述第二端（13）的装配件（20）和用于引导所述装配件（20）的导向装置（30），且所述能量吸收系统（10）包括可变形能量吸收装置（40）和将所述装配件（20）固定到所述轮舱（4）的侧翼（4"）上的可熔保持装置（50），所述可变形能量吸收装置（40）固定于所述装配件（20）并且固定于所述轮舱（4）的侧翼（4"）上，所述可熔保持装置（50）在超出预定阈值时破裂并释放所述装配件（20）以使所述装配件（20）能在所述导向装置（30）的引导下运动，从而所述装配件（20）在可变形的所述能量吸收装置（40）施加力使所述能量吸收装置（40）变形。

2.如权利要求1所述的能量吸收系统，其特征在于，所述导向装置（30）包括两个滑轨（31、32），所述滑轨（31、32）与所述装配件（20）的可动靴座（26）共同作用。

3.如权利要求1所述的能量吸收系统，其特征在于，所述导向装置（30）包括T形静止导轨（33），所述T形静止导轨（33）固定于所述侧翼（4"）并且与所述装配件（20）的滑动靴座（27）共同作用。

4.如权利要求3所述的能量吸收系统，其特征在于，所述保持装置（50）首先固定于所述装配件（20），其次固定于所述静止导轨（33）。

5.如权利要求1所述的能量吸收系统，其特征在于，所述保持装置（50）首先固定于所述装配件（20），其次固定于所述侧翼（4"）。

6.如权利要求1所述的能量吸收系统，其特征在于，所述导向装置包括延伸所述装配件（20）的连接装置（35），所述装配件（20）设有两个颊板（21，22），所述连接装置（35）具有分别延伸所述颊板（21，22）的两个臂（36，37），所述连接装置（35）铰接于连接于所述摇臂的枢转销，且所述保持装置（50）既固定于所述装配件（20）又固定于所述侧翼（4"）。

7.如权利要求1所述的能量吸收系统，其特征在于，所述装配件（20）具有两个紧固颊板（21、22），且所述第二端（13）位于所述颊板（21、22）之间，紧固销（23）穿过所述颊板（21、22）和所述第二端（13）。

8.如权利要求7所述的能量吸收系统，其特征在于，所述可变形能量吸收装置（40）固定于所述紧固销（23）。

9.如权利要求1所述的能量吸收系统，其特征在于，所述可变形能量吸收装置（40）包括至少一个带条（41）。

10.如权利要求9所述的能量吸收系统，其特征在于，所述带条（41）是Y形的，并具有底部分叉（42）和两个顶部分叉（43、44），所述底部分叉（42）固定于所述侧翼（4"），而所述顶部分叉（43、44）固定于所述装配件（20）。

11.一种飞行器（1），所述飞行器（1）设有起落装置（2），所述起落装置（2）包括至少一个位于轮舱（4）中的起落架（3），所述起落架（3）具有摇臂（5），所述摇臂铰接于所述轮舱（4）的壁（4'）并且对至少一个地面接触件（6）进行支承，所述起落架（3）具有能量吸收系统（10），所述能量吸收系统（10）设有从连接于所述摇臂（5）的第一端（12）朝第二端（13）延伸的减震器（11），其中，所述能量吸收系统（10）如权利要求1所述。

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