CN102424114A

CN102424114A - 飞行器迫降承接装置

Info

Publication number: CN102424114A
Application number: CN2011103631026A
Authority: CN
Inventors: 聂宏; 刘向尧; 魏小辉
Original assignee: Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Current assignee: Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Priority date: 2011-11-16
Filing date: 2011-11-16
Publication date: 2012-04-25
Anticipated expiration: 2031-11-16
Also published as: CN102424114B

Abstract

本发明公开了一种飞行器迫降承接装置，包括跑道以及设置在跑道前端的承接台，还包括：一通信器，设置在承接台的前端，用于接收飞行器的着陆信息；一周向转动装置，设置在承接台下端，用于使所述的承接台在承接台平面内转动；一刚度调节缓冲装置，用于调节承接台下端的支撑刚度；一旋转装置，设置在承接台的下端，用于使所述的承接台绕球形铰转动；一动力源，与周向转动装置连接用于承接台的对中，与刚度调节缓冲装置连接，与旋转装置连接用于与飞行器的俯仰角以及侧滑角匹配；一控制器，用于接收所述通信器发出的着陆信息，并根据接收到的飞行器着陆信息控制动力源。本装置能够有效地承接不同着陆重量、不同着陆姿态的飞行器，具有较好的通用性。

Description

飞行器迫降承接装置

技术领域

本发明涉及飞行器起落装置领域，特别是飞行器迫降装置领域。

背景技术

起落架的轮胎和支柱一般在地面对飞机起支撑作用，在空中由于需要减少飞行阻力将其收入起落架舱中，现代飞机一般装有液压或者电传系统控制起落架的收放过程，在着陆前起落架应该放下到指定的位置以便起落架能很好地完成对飞机缓冲和支撑的作用。然而，飞机在起落架系统失灵时，起落架会维持在收起的位置而无法放下，飞机因此要采用紧急着陆的方式，即机腹着陆。这种着陆方式会对机载设备和人员造成一定程度的伤害。在可回收式航天器内一般会配有降落系统缓冲着陆冲击能量，当降落系统无法正常工作时也存在迫降的问题。

国内外学者对此问题提出了一些值得学习的方案。然而，要想全面地解决这个问题需从能量的观点出发。飞行器在着陆时在水平方向上存在飞行的水平动能，在重力方向上存在重力势能和垂直动能，侧向在对准跑道时存在纠偏动能。如何能够将这些能量吸收或者耗散是解决此问题的关键。

在解决飞机水平减速问题方面，文献专利号CN 201020137924. 3和专利申请号CN 00130125.X只考虑了飞机的水平动能的耗散，没有考虑重力方向的能量问题。文献专利号CN 200410079597. X和专利申请号CN 02142382.2采用电磁设备吸住飞机，由于飞机机载的航电系统对电磁信号敏感，采用电磁设备易干扰着陆过程中的飞机控制系统。

在解决飞机着陆冲击问题方面，文献专利号US 3567159将机翼作为承力部件，机翼根部放置充气气垫起缓冲作用。然而，在民用飞机设计中，机翼根部附近一般放置油箱，一旦受力断裂容易引发火灾。而机腹下方放置行李，并且座椅下方地板也有缓冲和隔振装置，所以机翼根部受力的可靠性和安全性均不如机腹受力。在缓冲着陆冲击所采用的方法和材料方面，文献专利申请号CN 200810005587.X，CN 200510130913.6和CN 200710078650.8采用了将沙子和水作为缓冲媒介的方法。但是在飞机水平速度很快的情况下，迸溅出的沙子和水容易打伤机体等结构，造成维修费用进一步提高。

在解决飞机侧向定位的问题方面，文献专利号US 4653706，US 5470033，US 6111394391，US 6695255，CN 200920010515.4，CN 201020181469. 7；专利申请号CN 200810070793.9，CN 200910014672. 7,CN 01200339.5,CN 01232172.9,CN 200820101714.1,CN 00123079.4, CN 94103140.3，CN 98110552.1，CN 200310109543.9，CN 200410022010.1，CN 200510074579.7和CN 200710006609.X采用了车式系统定位飞机，优点在于不依赖于飞机定位其着陆位置，缺点在于车制造好之后质量基本不变，根据动量定理，质量一定的车只能对应特定质量的飞机才能达到原专利的设计目的，通用性较差。

车上的承载平台不是完全平整光滑的，即使飞机降落时车式系统对准了飞机，也不能保证飞机在受侧风和承载平台不平产生的激励时不发生侧偏等情况，这容易将飞机冲出系统。在降落后飞机侧向位置如何保证尚未见本领域的文献报道。

在其它类型的方案中，文献专利号CN 200410079597. X采用了机腹钩钩住飞机的方式，增加了飞机的结构重量，对飞机驾驶精度要求较高。文献专利号US 7568658，专利申请号CN 200910062830.6和CN 201010264698.X采用了将结构吸附上飞机的方案，优点在于吸附上飞机的结构的功能相当于起落架的功能。缺点在于对应机型不一定在吸附点附近有相应的传力结构，容易造成局部变形过大，有可能造成结构破坏。而且吸附式方案不能很好解决可回收式航天器的迫降问题，因为可回收式航天器设计着陆情况是通过面来承力，吸附式方案采用点承力的形式会造成局部过载放大的情况，会对航天器的设备和人员产生较大的伤害。

目前本领域相关文献基本没有考虑到着陆姿态的影响，几乎都默认飞机着陆是采用的是俯仰角和侧滑角为0°的情况。但是飞机在设计过程中会考虑到飞机在俯仰角和侧滑角均不为0°时的设计情况。

目前本领域相关文献的方案是基于起落架完全发不下进行设计的。起落架放下位置不是正常位置会造成起落架受力情况的变化。

本申请在较小改动下就能承接不同类型不同重量的飞行器，具有较好的通用性。根据墨菲定理，可能发生的事情必然会发生。目前本领域相关文献基本没有考虑到基专利当中提到的装置也不能使飞机静止的情况，因此降低了整个装置的可靠性。

发明内容

本发明的目的：本发明是在汲取已有发明创造优点的前提下，然后根据飞行器专业领域的相关知识，考虑飞行器迫降时多个因素的影响，完善已有的发明创造而产生的新的飞行器迫降装置。所解决的技术问题是，飞机起落架放不下或者放下位置不理想，可回收式航天器降落系统未正常工作等飞行器起落装置发生故障的情况下，迫降装置能够有效地保护人员、设备和财产的安全。

本发明的技术方案：

一种飞行器迫降装置，包括跑道以及设置在跑道前端的承接台，其特征在于，还包括：

一通信器，设置在承接台的前端，用于接收飞行器的着陆信息；

一周向转动装置，设置在承接台下端，用于使所述的承接台在承接台平面内转动；

一刚度调节缓冲装置，用于调节承接台下端的支撑刚度；

一旋转装置，设置在承接台的下端，用于使所述的承接台绕球形铰转动；

一动力源，与所述的周向转动装置连接用于承接台的对中，与刚度调节缓冲装置连接，与旋转装置连接用于与飞行器的俯仰角以及侧滑角匹配；

一控制器，用于接收所述通信器发出的着陆信息，并根据接收到的飞行器着陆信息控制动力源。

本发明的有益效果：

（a）、飞行器的着陆系统发生严重故障时，本发明装置能够有效地吸收和耗散飞行器的能量，保护人员、机载设备和财物的安全，起迫降承接装置的作用。当飞机的起落架没有完全放到设计指定位置时，装置起辅助承接装置的作用。经过简单设置后也可以供正常飞行器进行着陆，起备用跑道的作用。

（b）、本装置能够有效地承接不同着陆重量、不同着陆姿态的飞行器，具有较好的通用性。

（c）、飞行器在迫降平台上出现受侧向激励导致的侧偏时能够有效纠正。

附图说明

图1飞行器迫降承接装置结构示意图。

图2飞行器迫降承接装置主视图。

图3飞行器迫降承接装置俯视图。

图4跑道的结构示意图。

图5是跑道的结构剖视图。

图6着陆飞行器俯仰角不为0°时装置承接图。

图7着陆飞行器侧滑角不为0°时装置承接图。

其中：1、通信器，2、信号线，3、控制机，4、刚度调节缓冲装置，5、阻尼器，6、周向转动装置，7、跑道，8、张网机构，9、拦阻网，10、隔离墙，11、混合动力源，12、旋转装置。

具体实施方式

如图1所示，本发明迫降承接装置靠近飞机着陆一侧的前端布置通信器1，通信器的作用是将飞行器着陆姿态等着陆信息通过信号线2传递给控制机3，如图3所示。控制器通过控制混合动力源11间接达到对可变刚度的刚度调节缓冲装置4中的刚度，阻尼器5中的阻尼，周向转动装置6和旋转装置12的控制。混合动力源11主要有电动机、液压源等组成，视驱动装置需要的动力类型决定。如图3所示，刚度调节缓冲装置4中可以采用电液式，类似装置在结构动力学领域应用较多。阻尼器5可采用液压阻尼器，将机械能转化成热能消耗掉。控制机3根据着陆信息调节刚度调节缓冲装置4中的刚度，阻尼器5中的阻尼以匹配飞行器的着陆重量，耗散飞行器的重力势能和垂直动能，有较好的通用性。周向转向装置6的结构类似于火车头转盘，起在周向旋转的作用，采用电动机进行驱动，类似装置在车辆动力学领域应用较多。飞行器在着陆前没有对中跑道时，控制机3控制周向转向装置6沿周向旋转，保证飞行器在着陆后对中跑道。如果飞行器受到侧向激励的作用发生飞行器侧偏等问题，周向转向装置6旋转利用摩擦力抵消侧向激励。旋转装置12可以沿飞行器俯仰和侧滑方向转动，其结构类似于雷达上的旋转关节，由电动机驱动。控制机3根据飞行器的着陆姿态调节旋转装置12工作，保证飞行器在俯仰角和侧滑角不为0°时也能顺利降落在装置上，参照图6和图7。当飞行器已在迫降平台上时，转向装置调整至正常状态。

在起落架没有完全放到指定位置的情况下，起落架的受力与设计时受力差别很大，起落架缓冲器不能很好地完成飞机着陆的任务，通信器1将飞机信息和起落架即时信息传回给控制机3，控制机3根据信息计算起落架和装置分别需要吸收的能量，通过控制刚度调节缓冲装置4中的刚度，阻尼器5中的阻尼来匹配装置需要吸收和耗散的能量，起辅助缓冲的作用。根据临近机场的跑道长度设计装置跑道7的长度，装置跑道的铺砌强度根据临近机场的跑道漂浮性确定。客运高峰时将控制刚度调节缓冲装置4中的刚度置为极大数，阻尼器5中的阻尼置为0，可以达到备用跑道的作用。

如图4、图5所示，本发明迫降承接装置每隔一定距离在装置跑道7上布置张网机构8，张网机构8由控制器3控制电动机驱动。根据飞行器水平速度的要求张网拦阻，拦阻网9的侧向刚度远大于法向刚度，使得飞行器在滑行的过程中不跑偏，且拦阻网的法向刚度要沿着飞行器滑行的方向逐渐增大，利用拦阻网断裂产生的应变能和少量摩擦产生的热能抵消飞行器的水平动能，减少利用摩擦减速造成的机体磨损。本发明迫降承接装置的三面布置用海绵和泡沫制成的隔离墙10，防止飞行器冲出装置。

Claims

1.一种飞行器迫降装置，包括跑道以及设置在跑道前端的承接台，其特征在于，还包括：

一刚度调节缓冲装置，用于调节承接台下端的支撑刚度；

2.根据权利要求1所述的飞行器迫降装置，其特征在于：所述的刚度调节缓冲装置包括弹簧器以及阻尼器，该弹簧器和阻尼器并联设置。

3.根据权利要求2所述的飞行器迫降装置，其特征在于：在所述的跑道上设置有张网机构，该张网机构包括两侧的隔离墙以及设置在隔离墙中间的拦阻网。