CN103171762A - 起落架减振器和操作所述起落架减振器的方法 - Google Patents

Abstract

一种起落架减振器（1），用于包括起落架（3）的直升飞机（2），该起落架包括成对滑橇（4、5）和用于将滑橇（4、5）安装于直升飞机机身（8）的至少一个横管（6、7）；至少一个弹簧质块系统（10、20、24）凸出地安装于起落架（3）。将所述至少一个弹簧质块系统（10、20、24）调谐至直升飞机的主激励频率，并且使所述至少一个弹簧质块系统（10、20、24）位于起落架（3）的至少一个波腹处或附近。本发明还涉及一种操作该起落架减振器（1）的方法。本发明用于不同直升飞机构造、易于实施，且允许通过降低起落架对于机舱振动水平的影响来减小振动水平的散布程度。

Description

起落架减振器和操作所述起落架减振器的方法

技术领域

本发明涉及具有权利要求1所述特征的起落架减振器，并且涉及具有权利要求10所述特征的操作所述起落架减振器的方法。

背景技术

藉由主动或被动衰减器或吸收器装置来衰减或吸收旋翼飞行器的振动是已知的；被动装置是调谐至预定频率的共振器，而主动装置依赖于致动器，控制致动器以输送与测得振动对抗的力。

文献US7461729A披露了一种用于悬置飞行器电池的装置，该装置能够提供振动衰减系统。该装置包括至少一个弹簧并且还包括调节构件，该调节构件允许调节弹簧的刚度。典型的电池重量在20至40kg的范围内。此种较大质块无法放置在直升飞机的所有位置处。

文献US4311213A披露了一种过滤机构，该过滤机构适合于对旋翼飞行器所经受的振动进行过滤，尤其适合于对装配到旋翼飞行器中的座椅的振动进行过滤。一排杆构件置于旋翼飞行器机身和悬置的座椅承载平台之间。杆构件基本上沿交叉方向定向，并且铰接地配合在机身上，用以承载平台来悬置该平台。两个杆构件通过扭转轴或臂彼此连接。每个杆构件包括可变形构件和连杆臂，可变形构件置于平台和机身之间，而连杆臂用于操作承载重物的可变形构件。重物在其自由端处由连杆臂承载，该自由端与重物的、锚固至机身的端部相对。扭转轴与铰链承载件配合，相对应的杆构件的连杆臂在它们的锚固端部处经由这些铰链承载件铰接于机身。虽然该过滤机构提供有效的过滤，然而该机构较复杂、昂贵、体积庞大并且基于应用需要对该一排杆构件进行特定地设置和定向。一排杆构件的设置和它们置入的方式需要根据每种应用情况进行专门地确定。

文献US4088042A披露了一种振动隔离系统，该振动隔离系统紧凑并且具有节段类型，且过滤多个频率并装配于直升飞机。此种振动隔离系统形成四分支横向件，在这些分支的端部处具有四个阻尼器。

文献US2011/0095132A提供用于飞行器设备的振动过滤机构。负重的连杆臂经由支承件铰接，这些支承件分别与连接于机身的第一结构和连接于该飞行器设备的第二结构相关联。可变形装置对抗连杆臂的枢转运动。连杆臂设置成一件式叉状件，该叉状件包括成对分支，该成对分支通过横杆互连并且绕隔开的平行枢转轴线（A1、A2）铰接于支承件。叉状件承载扭转轴，该扭转轴在支架的自由端部处在支架之间延伸，并且该扭转轴构成对振动过滤机构的连杆臂和可变形装置加重的重物。

文献US4172570A披露了一种直升飞机起落架，该起落架通过扭簧从直升飞机机身悬置，以在起落架质块和机身之间提供受限的相对运动。在飞行器由于旋翼头部处垂直或面内力振动时，起落架质块相反地作用于该振动，因此产生平衡力，该平衡力施加于机身来平衡旋翼激励作用。

文献US5620068A披露了一种主动控制的共振型力产生器，该力产生器适合于附连于一结构，其中质块安装成相对于该结构运动，且多个弹簧可操作地设置在质块和该结构之间。伺服致动器设置成可控地激励质块弹簧系统。将从质块传递至结构的实际力（Fa）与指定力（Fc）进行比较以产生力误差信号（Fe）。致使致动器产生作为误差信号函数的速度。将闭心式力环的增益选择成，使得质块弹簧系统的共振具有大于约0.5，且较佳地是约0.7的有效阻尼比（ζ）。因此，质块弹簧系统在其共振频率（ωn）附近基本上不会由于结构的振动而共振地激励。

文献GB1205263A披露了一种滑橇型起落架的飞行器，该飞行器具有两个主滑橇构件、至少两个前部悬臂构件以及弧形后部横向构件。悬臂构件固定到滑橇构件中并且可枢转地附连于机身。同样固定到滑橇构件中的后部横向构件附连于机身并且具有振动和/或回弹阻尼器，这些振动和/或回弹阻尼器附连在横向构件的下端附近并且在横向构件和机身附连点处都包含自对准球接头。附连凸耳设置在用于地面手动轮的滑橇构件上，且可装配有从飞行器至后部横向构件的阻力撑杆来实现方向稳定性。

文献US3716208A披露了一种用于直升飞机的起落架，其中具有弹簧静态负荷率和塑性屈服特性的构件与具有弹簧静态负荷率和速敏约束力的构件串联地安装。此种组合用于在轻总重和/或低的垂直下降速度的条件下提供合适的“软”着陆，并且还能够吸收在重总重和/或高的垂直下降速度的条件下在“硬”或应急着陆过程中产生的力。将塑性屈服构件的屈服点的力设计成近似等于由速敏单元在“降至最低点”的时刻所提供的阻力，使用塑性屈服构件的有效能量吸收特性来提高起落架的能量吸收能力。

例如对来自近1000个直升飞机的EC135进行机队统计表明，大量散布的机舱振动水平对于特定直升飞机的起落架构造具有显著的影响，而如果起落架的本征频率在直升飞机主要激励频率的范围内的话尤为如此。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于不同直升飞机构造的、可易于实施的起落架减振器以及提供一种操作所述起落架减振器的方法，该起落架减振器允许通过降低起落架对于机舱振动水平的影响来减小振动水平的散布程度。

该方案提供了具有权利要求1所述特征的起落架减振器，以及提供了具有权利要求10所述特征的操作所述起落架减振器的方法。

根据本发明，一种起落架减振器，该起落架减振器用于包括起落架的直升飞机，该起落架具有成对滑橇以及至少一个横管，该至少一个横管用于将滑橇安装于直升飞机机身。至少一个弹簧质块系统安装于起落架。所述至少一个弹簧质块系统调谐至直升飞机的主激励频率，例如N/rev频率，并且使所述至少一个弹簧质块系统位于起落架的至少一个波腹处或附近。本发明的目的在于通过提供至少一个弹簧质块系统来降低起落架对于机舱振动水平的影响，该至少一个弹簧质块系统具有引导弹簧，这些引导弹簧可连结包含在起落架中的质块。节点是经激励的结构不运动的位置，并且振动幅度在波腹处最大。本发明的起落架减振器在以其调谐频率激励时、在其安装位置产生振动节点。这会提高机组人员和乘客的乘坐舒适性。因此，放置在起落架的波腹处或附近的至少一个弹簧质块系统通过改变模式形状而显著地减少起落架对于直升飞机振动的反应。本发明能够改进直升飞机的任何乘客和机组人员的舒适性。这易于被消费者接受。本发明的起落架减振器提供用于不同直升飞机构造的可易于实施的方案，以降低由运转旋翼而产生的直升飞机振动程度。因此，能降低取决于起落架构造的振动程度在整个机群的散布。根据本发明的优点，能够在不进行或几乎不进行飞行测试的情形下选择本发明的起落架减振器，因此不会产生用于调谐飞行的显著费用。根据本发明的又一方面，本发明的起落架减振器不会不适当地增大直升飞机的自重，如果在验收飞行过程中遭遇增强的振动时，则使用附加的调谐质块来降低起落架的本征频率。根据本发明的又一优点，应用本发明的起落架减振器不必重新设计起落架。节点通过至少一个弹簧质块系统在起落架上的放置应使起落架构造对于整个直升飞机机舱振动水平上的模式的频率和形状的影响最低。无需重新设计起落架就能避免随后的认证问题。本发明实现对于在验收飞行过程中检测出的机身振动问题进行快速地反应。如果在特定直升飞机的机身中检测出强振动程度，采用本发明的起落架减振器就无需长时间等待。采用本发明的起落架减振器，则在检测到问题时就可以立即执行该减振器。本发明起落架减振器的至少一个弹簧质块系统能用在起落架的许多位置上。对于特定直升飞机类型进行调谐的起落架减振器是可以储备的，并且仅仅在发生振动问题时才实施，以避免长时间的测试且无需使起落架、起落架质块和/或设备发生变化。

根据本发明一较佳实施例，至少一个弹簧质块系统在起落架的滑橇处或附近位于至少一个横管中，较佳地位于前部横管中。采用一体地结合到起落架横管中的至少一个弹簧质块系统，能避免来自至少一个弹簧质块系统的任何空气动力学冲击。当至少一个弹簧质块系统发生机械故障，也不会有任何部件从直升飞机的起落架跌落。

根据本发明的又一较佳实施例，至少一个弹簧质块系统相对于其中心质块是对称的。

根据本发明的又一较佳实施例，至少一个弹簧质块系统是板簧质块系统、尤其是对称的双板簧质块系统，优点是无需考虑定向的引导件。在安装或维修板簧质块系统的同时，定向能随机地固定。

根据本发明的又一较佳实施例，至少一个弹簧质块系统在横管与直升飞机机身的至少一个连接部处安装于至少一个横管。

根据本发明的又一较佳实施例，至少一个弹簧质块系统在直升飞机机身的中心线处安装在横管处。

根据本发明的又一较佳实施例，至少一个弹簧质块系统在直升飞机机身的中心线处安装于至少一个横管。

根据本发明的又一较佳实施例，滑橇设有若干设备，例如电线雷击和/或沉降保护装置，其中至少一个弹簧质块系统安装于电线雷击或沉降保护装置中的至少一个。将诸如沉降保护、电线雷击保护系统之类的设备安装在起落架处能够有利地沿水平和垂直方向安装弹簧质块系统，以对抗来自所述设备的任何振动。

根据本发明的又一较佳实施例，至少一个弹簧质块系统平行于或正交于直升飞机机身的中心线安装。

根据本发明的较佳实施例，一种操作直升飞机的起落架减振器的方法包括如下步骤：在测试台或直升飞机上将至少一个弹簧质块系统的抗共振频率调谐至直升飞机的主激励频率，储存至少一个经调谐的弹簧质块系统，分析直升飞机的振动，以及在需要的时候，将来自存储装置的经调谐的弹簧质块系统安装在直升飞机的起落架上。经调谐的弹簧质块系统的抗共振频率基本上与直升飞机的主激励频率，例如四桨叶旋翼的4/rev频率相同。根据本发明的优点，在经过振动问题分析的直升飞机验收飞行之后，起落架能打开以易于安装来自库存的合适的起落架减振器。任何一个本发明起落架减振器的质块会比用于衰减振动的任何现有死质块轻得多，因为本发明的起落架减振器产生优于死质块的力。

附图说明

将参照下述说明和附图来描述本发明的较佳实施例。

图1示出直升飞机起落架的示意图，并具体示出根据本发明的起落架减振器的主要部分剖视图，

图2分别示出根据本发明起落架减振器的两个不同的弹簧质块系统的俯视图和侧视图，

图3-8示出具有根据本发明的又一弹簧质块系统的起落架减振器的示意图，以及

图9-11示出具有根据本发明的弹簧质块系统的起落架减振器的振动与频率的图表。

具体实施方式

参见图1，起落架减振器1用于包括起落架3的直升飞机2，起落架3具有成对滑橇4、5以及前部横管6、后部横管7，前部横管6和后部横管7用于将滑橇4、5安装于直升飞机的机身8。起落架的重量在30kg的范围内。

线性弹簧质块系统10在滑橇4、5和前部横管6之间的连结部附近、在起落架3的任一侧安装到前部横管6中。线性弹簧质块系统10包括围绕同轴轴杆12的圆柱形质块11。上部螺旋弹簧13和下部螺旋弹簧14在圆柱形质块11的任一侧共轴地设置在轴杆12周围。在起落架3的滑橇4、5附近，上部螺旋弹簧13邻抵上部邻抵件15，而下部螺旋弹簧14邻抵下部邻抵件16。圆柱形质块11在其相应的上侧和下侧由上部螺旋弹簧13和下部螺旋弹簧14支承。

线性弹簧质块系统10调谐至直升飞机的主激励频率,例如N/rev频率，其中N是旋翼桨叶的数量，例如N＝4。“rev”对应于直升飞机2的主旋翼的一个转数。该数值描述了每次旋翼回转的摆动次数。为了计算相对应的频率（N/rev频率），该N/rev数值应除以一次旋翼回转的时间。

主旋翼的转速与主旋翼的桨叶个数“N”的乘数与直升飞机2的主激励频率相对应。直升飞机的主激励频率通常在10Hz至60Hz的范围内。线性弹簧质块系统10位于起落架3的至少一个波腹处或附近。起落架3的振动幅度在波腹处具有最大值。通过圆圈9来指示线性弹簧质块系统10在起落架3的横管6中的位置。

引导圆柱形质块11沿着横管6的纵向轴线摆动。圆柱形质块11的尺寸适合于装配到横管6中，而不会改变横管6的尺寸。通过从5至50N/mm选择合适的弹簧负荷率以及0.3至10kg的摆动质块来调谐线性弹簧质块系统10，使得所安装的起落架减振器1的抗共振频率基本上与所述直升飞机2的主激励频率，例如旋翼（未示出）的4/rev频率相同。

由于横管6相对于直升飞机2固有的坐标系统具有较小的角度，在横管6中引导的线性弹簧质块系统10会沿着直升飞机2固有的所述坐标系统的横向（y）和竖直（z）方向衰减振动。

参见图2，相对应的特征利用图1所示的附图标记来标注。质块21固定于非对称板簧质块系统20的单个板簧22。单个板簧22凸出地安装于起落架3。两个质块21固定于对称板簧质块系统24的对称板簧23，其中对称板簧23沿两个相反方向凸出地安装于起落架3。

参见图3-7，相对应的特征利用图1、2所示的附图标记来标注。图3示出在起落架3与直升飞机2的机身8的连接部处垂直横管6所安装的线性弹簧质块系统10。为了替代或作为补充，非对称板簧质块系统20和/或对称板簧质块系统24在起落架3与直升飞机2的机身8的连接部处安装于横管6。根据图4所示的又一方案，两个非对称板簧质块系统20的、安装于横管6的质块21指向彼此而非各自指向外部。根据图5所示的又一方案，两个非对称板簧质块系统20中的任何一个在直升飞机2的中心线处或附近安装于横管6，使得它们的相应质块21指向相反的方向。根据图5所示的又一方案，线性弹簧质块系统10在直升飞机2的中心线处或附近平行地安装于横管6。根据图6所示的又一方案，对称板簧质块系统24在直升飞机2的中心线处或附近安装于起落架3的横管6。

根据图7所示的又一方案，起落架3的滑橇4在其前部设有电线雷击保护系统25，而在其后端设有沉降保护装置26。电线雷击保护系统25能从滑橇4移除，以在前部横管6与滑橇4的连接部前方将非对称板簧质块系统20插入到滑橇4中，用以对相对于直升飞机2的中心线沿横向和竖直正交方向的振动进行衰减。对称板簧质块系统24在后部横管6与滑橇4的连接部后方安装在沉降保护装置26处，用以对相对于直升飞机2的中心线沿横向和竖直正交方向的振动进行衰减。

根据图8所示的又一方案，对称板簧质块系统24在前部横管6与滑橇4的连接部处与滑橇4成一体。非对称板簧质块系统20安装在直升飞机2的后部横管6与滑橇4的连接部处。所示非对称板簧质块系统20可指向滑橇4的前方或后方。弹簧质块系统20、24和10的任何组合都是可能的。两个非对称板簧质块系统20能以不同的方向安装在相同的位置处。

放置在起落架3上波腹处或附近的经调节弹簧质块系统10、20、24中的任何一个显著地降低起落架动力学对于机身8的振动的影响。

图9示出振动与频率相关的图表，将飞行员座位处的对数振幅标度作为计算结果。通过椭圆30表示出直升飞机主激励频率，例如所述N/rev频率周围的频率范围。实线31示出在没有减振器的情形下起落架3的振动幅度。虚线32反应出具有图1所示线性弹簧质块系统10的起落架减振器1的特征。在所述频率范围（例如，N/rev频率）中，具有线性弹簧质块系统10的起落架减振器1的振动幅度显著地减小。

图10是振动与频率相关的图表，其中将飞行员座位处的对数振幅标度作为计算结果，并且该图表利用实线31示出在不具有减振器的情形下起落架3的振动幅度。虚线32反映出具有图6所示对称板簧质块系统24的起落架减振器1的特征。在所述频率范围中，具有对称板簧质块系统24的起落架减振器1的振动幅度显著地减小。

图11是振动与频率相关的图表，其中将飞行员座位处的对数振幅标度作为计算结果，并且该图表利用实线31示出在不具有减振器的情形下起落架3的振动幅度。虚线32反映出具有图3所示对称板簧质块系统24的起落架减振器1的特征。在所述频率范围中，具有对称板簧质块系统24的起落架减振器1的振动幅度显著地减小。

操作起落架减振器的方法

能在测试台上将起落架减振器1调谐至触及4×rev频率的振动。然后，储存起落架减振器1。在需要的时候，从储存装置中取出起落架减振器1并进行安装。例如，当在验收飞行之后分析出有问题，起落架3能易于打开和安装。起落架减振器1的质块比任何死质块轻得多，而为了减振会将死质块施加于起落架3。

附图标记列表

1   起落架减振器

2   直升飞机

3   起落架

4,5 滑橇

6   前部横管

7   后部横管

8   机身

10  线性弹簧质块系统

11  圆柱形质块

12  共轴轴杆

13  上部螺旋弹簧

14  下部螺旋弹簧

15  上部邻抵件

16  下部邻抵件

20  非对称线性弹簧质块系统

21  质块

22  单个板簧

23  对称板簧

24  非对称板簧质块系统

25  电线雷击保护系统

26  沉降保护

30  椭圆

31  振动幅度

32  起落架减振器1的特征

Claims (10)

1.一种起落架减振器（1），用于包括起落架（3）的直升飞机（2），所述起落架（3）包括成对滑橇（4、5）以及至少一个横管（6、7），所述至少一个横管用于将所述滑橇（4、5）安装于直升飞机机身（8），至少一个弹簧质块系统（10、20、24）安装于所述起落架（3）使得所述弹簧质块系统（10、20、24）的质块包含在所述起落架中，将所述至少一个弹簧质块系统（10、20、24）调谐至所述直升飞机的主激励频率且所述至少一个弹簧质块系统（10、20、24）位于所述起落架（3）的至少一个波腹处或附近。

2.如权利要求1所述的起落架减振器（1），其特征在于，所述至少一个弹簧质块系统（10）是线性的。

3.如权利要求1所述的起落架减振器（2），其特征在于，所述至少一个线性弹簧质块系统（10）在所述起落架（3）的滑橇（4、5）处或附近位于所述至少一个横管（6）中，或位于所述前部横管（6）中。

4.如权利要求1所述的起落架减振器（1），其特征在于，所述至少一个弹簧质块系统（10）相对于其中心质块（11）是对称的。

5.如权利要求1所述的起落架减振器（1），其特征在于，所述至少一个弹簧质块系统（20）是板簧质块系统，或是对称的双板簧质块系统（24）。

6.如权利要求1所述的起落架减振器（1），其特征在于，所述至少一个弹簧质块系统（10、20、24）在所述横管（6）与所述直升飞机机身（8）的至少一个连接部处安装于所述至少一个横管（6）。

7.如权利要求1所述的起落架减振器（1），其特征在于，所述至少一个弹簧质块系统（10、20、24）在所述直升飞机机身（8）的中心线处安装于所述横管（6）。

8.如权利要求1所述的起落架减振器（1），其特征在于，所述滑橇（4、5）设有电线雷击和/或沉降保护装置（25、26），其中所述至少一个弹簧质块系统（10、20、24）安装于所述电线雷击或沉降保护装置（25、26）中的至少一个。

9.如权利要求1所述的起落架减振器（1），其特征在于，所述至少一个弹簧质块系统（10、20、24）平行于或正交于所述直升飞机机身（8）的中心线安装。

10.一种对如前述权利要求中任一项所述的直升飞机（2）的起落架减振器（1）进行操作的方法，所述方法具有以下步骤：

在测试台上将至少一个弹簧质块系统（10、20、24）调谐至抗共振频率，

储存所述至少一个经调谐的弹簧质块系统（10、20、24），

分析所述直升飞机（2）的振动，以及

在抗共振频率基本上与所述直升飞机（2）的主激励频率相同的情形下，从储存装置中将经调谐的弹簧质块系统（10、20、24）安装在所述直升飞机的起落架（3）上。

Images