CN104024107B - 飞机起落架支杆 - Google Patents

Abstract

一种飞机起落架支杆(1)，该支杆包括接纳避震器的管状部分(3)，以及位于管状部分(3)的端部处且设计成接纳起落架轮子支承机构的轮轴托架部分(2)。管状部分(3)和轮轴托架部分(2)由彼此不同的金属材料制成，管状部分(3)由第一金属材料制成，而轮轴托架部分(2)由第二金属材料制成，管状部分(3)和轮轴托架部分(2)通过至少一个焊接(4)彼此连接。

Description

飞机起落架支杆

背景技术

一般地说，飞机起落架包括连接到飞机并接纳避震器的支杆。该起落架还具有起落架杆，该起落架杆设计成部分地穿透在支杆内部并在其中滑动。该杆首先连接到避震器，其次连接到轮轴托架机构，能使飞机在地面上行驶的轮子安装在该机构上。

因此，该杆具有介于轮子和飞机之间的机械连接功能，以使飞机能在地面上行驶。起落架杆因此在降落过程中是特别经受高应力的机械构件，因为它必须承受降落的冲击，它必须承载飞机，同时在地面上行驶，而且它必须传递用于在地面上制动轮子的力，以使飞机能够停止。因此，起落架杆需要例如在制动过程中接受沿该杆轴线的压缩力以及弯曲力。

为了承受如此的力，起落架杆通常通过锻造呈T形或Y形的实心部件进行制造。锻造用来提高杆的机械强度。锻造之后，T形或Y形杆沿着该T形或Y形的主轴线钻孔，以便形成适于接纳一部分可伸缩减震器的管状部分，并减轻该杆重量。该钻孔在锻造部件内有时延伸超过一米，由此，使得生产时间加长。该锻造和钻孔部件制造起来特别昂贵和复杂。制造如此部件依赖于配备大型锻造装置。例如，空中客车型飞机的起落架杆需要锻造部件，该锻造部件制成约1.50米长和约1.20米宽。如此的部件只能用不常见的且由此昂贵的装置来进行锻造。

发明内容

因此，本发明的目的由此是提供一种成本降低的起落架杆。

为了达到该目的，本发明提供一种用于飞机的起落架杆，该杆包括用于接纳避震器的管状部分，以及位于管状部分的端部处且适于接纳起落架轮子支承机构的轮轴托架部分。该杆主要特征在于，管状部分和轴托架部分由彼此不同的金属材料制成，管状部分由第一金属材料制成，而轮轴托架部分由第二金属材料制成，管状部分和轮轴托架部分通过至少一个焊接连接在一起。

通过将管状部分(例如，通过挤压制成)和由另一材料(诸如可锻造的材料或可模制并经受等静力热压制的材料)制造的轮轴托架部分焊接在一起以便制造起落架存在有许多优点。尤其是，不再需要为了形成管状部分而对T形杆钻孔。代替形成为单一件的杆，该杆由多个部分构成，这些部分在通过焊接组装在一起之前彼此是分开制造的。借助本发明，用于生产该杆的例如模具-冲压装置或等静力热压制装置之类的生产装置，其尺寸可以比杆是单件部件所需的生产装置的尺寸小。

在适当位置，假定局部机械应力需要由杆来承受，则重要的是，轮轴托架部分强度应当尤其高。借助本发明，不再需要用与轮轴托架部分强度特征相同的材料来制造杆的管状部分。因此，尽管为了对杆赋予高的机械强度水平而需要对轮轴托架部分进行锻造或通过对模制部件进行等静力热压制来制造，但这些锻造或热压制操作可限于严格要求的最小程度，即，限于接纳轮子支承机构的杆的杆底部分，而无需涉及到管状部分。管状部分因此不必锻造或热压制。具体来说，如下面要解释的，管状部分较佳地通过挤压生产，以便定向其纤维从而提高本发明杆的弯曲强度。因此，该管状部分可用仅需切割长度的标准段构件进行生产。

为了满足上述目的，本发明还提供了一种制造飞机起落架杆的方法，其中，使用焊接操作将以下部分连接在一起：

·适于接纳起落架避震器的管状部分；以及

·适于接纳起落架轮子支承机构的轮轴托架部分；

管状部分和轮轴托架部分由彼此不同的相应第一和第二金属材料制成，最好通过锻造或热压制模制部件来制成轮轴托架部分。

本发明还提供如上规定的和/或根据本发明方法制造的起落架。

最后，本发明提供一种飞机，其特征在于其包括至少一件本发明的起落架。

通过诸如冲压或模具-冲压的锻造操作以及热压制的模制操作来实施本发明的起落架杆的轮轴托架部分的制造。即使管状部分也可通过锻造来制造，但管状部分一般地最好通过挤压来制造。

为了理解本发明，挤压不应被认为是锻造操作，其中，锻造在于模具-冲压，和/或冲压，和/或铸造和不挤压。

附图说明

借助于非限制性实例并参照附图给出的以下描述清楚地显示出本发明的其它特征和优点，在附图中：

图1a和1b示出本发明第一实施例中的Y形起落架杆的制造；

图2a和2b示出本发明替代的第二实施例中的Y形起落架杆的制造；并且

图3a和3b示出图2b实施例的替代实施例中的本发明Y形起落架杆的制造(在图1a、1b、2a、2b、3a和3b中，杆和其部件显示为轴线X-X上的纵向截面，图1a、2a和3a显示组装前形成杆的部件，而图1b、2b和3b显示已组装后相应的杆)。

具体实施方式

如上所述，本发明主要在于用于至少部分地在起落架支杆(图中未示出)内滑动的起落架杆1。

通过将由锻造或模制和热压制制成的轮轴托架部分2焊接到管状部分3或管子3来制造该杆，较佳地是使用环形焊接4。

锻造包括至少一次模具-冲压操作。

对模制部件进行压制或热压制(也称作等静力热压制(HIP))包括模制金属部件以具有所需形状，并且将其放置在炉子的封围部中，其中周围压力是几百巴、较佳地在1000巴至1500巴的范围内，其中，温度很高但不超过形成该部件的金属材料的熔化温度。在如此条件下，模制部件内的任何孔部分地消失，由此以这样的方式改进模制部件的机械特性，即，其基本上等同于通过锻造获得部件所具有的特性。给定炉子封围部内的压力和温度条件，该技术则只可用于小尺寸的部件。根据本发明，尚未与杆进行组装的那些部分(诸如轮轴托架部分2a、2d)具有与热压制炉子封围部相兼容的尺寸，因此能够使用标准加压炉子来制造起落架杆部分。应该看到，对部件进行模制而不是锻造它是有利的，因为模制能够直接获得所需形状，而通过锻造不能直接获得该形状。

如图1b、2b和3b中所示，起落架杆1沿着纵向轴线X-X延伸，并具有彼此间距开的第一和第二端部1a和1b。

管状部分3在焊接4和第一端1a之间延伸。

轮轴托架部分2在焊接4和第二端1b之间延伸。

起落架包括减震器(图中未示出)，其设计成穿透入支杆内并抵靠起落架杆1，并还至少部分地穿透到管状部分3内。应该看到，在特定情形下，管状部分3可用作减震器的活塞，然后使减震器的缸构造在支杆内。减震器用来阻尼起落架杆在起落架支杆内部的滑动运动。

支杆设计成组装到飞机，轮轴托架部分2设计成接纳起落架轮子支承机构。该起落架轮子支承机构未在图中示出，但它可以由以下部件构成：

·围绕起落架杆的轮轴2d安装的滚动轴承，如图2a和2b中的T形杆，或如图3a和3b中的T形杆；

·或者，如图1a和1b所示的Y形杆，借助于两个或更多个偏离轴线的轮轴承载多个轮子的转向架(truck)(图中未示出)。

图1a和1b的起落架杆(图1a示出焊接前的Y形杆，而图1b示出焊接后的Y形杆)是Y形杆，其设计成承载转向架，该转向架具有相对于Y形杆的轮轴托架部分枢转安装的转向架摇杆。该转向架(图中未示出)具有多个轮轴，这些轮轴的轴线彼此间距开以便分别承载至少一对前轮和至少一对后轮。

为了制造根据本发明各种实施例的直的起落架杆，并提供支杆、减震器和起落架轮子支承机构之间的接口，管子3连同已经锻造或模制并然后热压制的一个或多个部件2a、2b、2c、2d、2e、2f、2g一起用于构造柄部(shank)。这些部件2a、2b、2c、2d、2e、2f、2g构成了轮轴托架部分2。这些(锻造/模具-冲压或模制和热压制的)部件具有长度比管状部分3的长度短的特征。轮轴托架部分2的此种模具-冲压部件2a、2b、2c、2d、2e、2f、2g可使用模具-冲压装置或热压制装置来制造，这些装置的尺寸比通过模具-冲压或模制和热压制来制造同样大小的单件起落架杆所需的模具-冲压装置的尺寸要小。

如下文中解释的，假定该杆通过将多个部分焊接在一起进行制造，可选择构成杆的材料，以获得对于杆1的每个区域都优化的特征。

因此：

·用于管状部分3的第一材料较佳地选自包括铝合金和钛合金的材料组群；以及

·用于锻造的轮轴托架部分2的第二材料较佳地选自包括钢、铝合金和钛的材料组群。

管状部分3的第一材料因此根据以下原则选择：其弯曲而不会断裂的能力，和/或其轻型重量，和/或其在飞机着陆的冲击作用下不会屈曲的能力，而轮轴托架部分2的第二材料根据以下原则选择：其承受拖曳和/或压缩和/或腐蚀的能力。

举例来说，如果希望获得具有良好抗腐蚀能力的轻重量起落架杆，那么第一材料应当是轻重量的铝合金，而第二种材料应当是相对地不对腐蚀敏感的钛合金。

在这个主题上，应该看到对腐蚀最为敏感的起落架杆位于轮轴托架部分2的水平面处，其最靠近地面并因此最可能接受诸如防跑道结冰的化学品的侵蚀，或来自地面上的诸如石块那样物件的冲击。

本发明还能够对杆纤维的定向起作用。

因此，由于管状部分3较佳地通过沿着挤压轴线挤压第一材料制成，管状部分3的纤维彼此平行且平行于纵向轴线X-X定向。与锻造部件相比，以此方式获得的管状部分3拥有更大的弯曲能力，同时具有减少因冲击引起断裂的风险。此外，由于轮轴托架部分2焊接到管状部分3的端部，管状部分3的纤维于是相对于所述锻造的轮轴托架部分2沿相同的方向定向。设计强度大的起落架杆的工作因此更为容易，因为精确地知道了与轮轴托架部分2接触的区域附近的管状部分3内的纤维定向。如果将杆做成单一的模具-冲压部件，则就不是这种情况了，因为模具-冲压操作会具有使杆的至少表面纤维偏转的效果。

在本发明中，轮轴托架部分2和管状部分3的各自形状可设计成在管状部分3和轮轴托架部分2之间的接触区域Z附近，并且在焊接之前，大部分纤维(接触区域附近的管状部分3的纤维和轮轴托架部分2的纤维)是：

·相切于与管状部分3的纵向轴线X-X平行方向上的直线，如图1a中所示；或

·相切于与管状部分3的纵向轴线X-X垂直方向上的直线，如图2a和3a中所示。

应该看到，一般地通过在易延展的状态下推动该第一材料通过模具，以便在其被挤压的同时形成第一材料内部的中空区域，由此使形成管状部分3的第一材料被挤压。只通过挤压、无需为了形成管子而在锻造部件内钻孔便可生产管状部分3。这节约了对锻造部件钻孔的操作，迄今为止，钻孔操作在时间和材料方面依旧是特别昂贵的。

在如图1a和1b中所示的杆的Y形实施例中，轮轴托架部分2承载两个突出部2a和2b，它们彼此平行且平行于管状部分3的纵向轴线X-X延伸。

这些呈板形式的突出部2a和2b彼此间距开，从而在组装它们时，它们形成Y形叉，如图1b中所示。

每个突出部2a、2b具有其自身的孔6a、6b，它们沿着垂直于管状部分3的纵向轴线X-X的横向轴线Z-Z延伸。

如上所述，该Y形叉能使起落架轮子支承机构(具体来说，转向架)的摇杆被安装在叉内。该摇杆通过这些突出部2b和2c之间，并围绕横向枢轴(图中未示出)枢转，该横向枢轴沿着突出部2b和2c的孔6a和6b内的横向轴线Z-Z延伸。

Y形起落架杆1因此由以下部分组成：

·呈Y形叉形式的轮轴托架部分2，其包括至少一个锻造部件2a，且较佳地包括三个锻造部件2a、2b和2c；以及

·金属制的管状部分3，其焊接到轮轴托架部分2的锻造部件2a上。应该看到，为了形成Y形叉，如图1a的实例所示，能够利用以下部分：

·轮轴托架部分2的中心部分2a，其焊接到管状部分3；以及

·两个侧向部分2b、2c，它们分别焊接到中心部分2a，从而形成锻造的轮轴托架部分2a的突出部。

这些侧向部分2b、2c通过摩擦焊接较佳地焊接到中心部分2a。

作为对图1a的该实施例的替代方案，呈Y形叉形式的轮轴托架部分可以通过锻造单一件来形成。为此目的，通过模具-冲压来形成金属块体，该金属块体具有将要焊接到管状部分的一个区域和将要形成突出部2b和2c的两个区域。替代地，可在金属块体焊接到管状部分之前，先通过模制然后通过等静力热压制制成该金属块体。

还应该看到，通过建立轮轴托架部分2a和管状部分3之间的相对转动，较佳地进行管状部分3和轮轴托架部分2a之间的摩擦焊接4。在形成焊接4之后，将部件2b和2c焊接到部件2a。

还应该看到，叉的中心部分2a与相应的侧向部分2b和2c摩擦焊接(图1b)可通过线性摩擦焊接进行。

摩擦焊接的优点在于，它在焊接在一起的部件之间的接口处引起原子的扩散，于是，以此方式获得的结合质量优于焊接材料本身的质量。无需提供任何填充金属，这意味着能够将不同材料焊接在一起。用来制成本发明的杆和执行本发明方法的焊接首选是惰性的、线性的或轨道的摩擦焊接，其能够保持锻造材料的特性和形成有待接纳减震器的管状部分的材料特性。

借助于说明之目的，专利文献GB2474686中描述了用于将摇杆安装在叉内的具有叉形起落架杆的起落架。在该文献中，起落架杆承载轮子支承机构，该机构是转向架，其中，摇杆在通过突出部内的钻孔的横向枢轴上枢转。现有技术起落架的杆是单件的，其可有利地用图1b的起落架杆代替。

在图2a和2b中所示的杆的实施例中(图2a示出焊接前的T形杆，而图2b示出焊接后的T形杆)，轮轴托架部分2也具有两个侧向突出部。然而，在该实施例中，突出部形成了轮轴5a、5b，它们都沿着轮轴轴线Y-Y延伸。这些轮轴5a、5b在管状部分3的纵向轴线X-X的任一侧上延伸，轮轴轴线Y-Y垂直于纵向轴线X-X，以使起落架杆1呈T形。

在图2a和2b的实施例中，轮轴5a和5b形成了锻造的轮轴托架部分2的一体部分，因此它们是轮轴托架部分的锻造突出部。这提供了轮轴5a和5b和轮轴托架部分2之间材料的结构连续性。这限制了轮轴托架部分2和轮轴5a和5b之间连接断裂的任何风险，因为它们是锻造的单一金属块件的工作结果。

理想的是，且正如图2a中所见，轮轴托架部分2用单一锻造的轴杆制成，该锻造轴杆可以是实心的或中空的。该轮轴轴杆2d的中心部分最好通过线性摩擦焊接方式焊接到管状部分3。

两个环2e和2f分别围绕轮轴托架部分2的轴杆2d同心地焊接。这些环2e和2f对称地布置在轴线X-X的任一侧上，它们形成用于制动起落架定子的紧固件环。

制动环或轴环2e、2f较佳地通过惰性摩擦焊接方式焊接到轮轴托架杆上。通过这些环制成若干个用于通过制动紧固件支柱(stud)的孔。

在另一替代的实施例中(未在图中示出)，还能够通过与轮轴托架部分2不同的横向杆来形成轮轴，例如，该横向杆配合在轮轴托架部分内形成的钻孔中，并且沿着垂直于管状部分纵向轴线的轮轴轴线延伸。

T形杆的另一实施例显示在图3a和3b中。在该实施例中，杆包括：

·轮轴托架部分2的中心部分2g，其焊接到管状部分3；

·两个管状侧向部分2h、2i，它们分别焊接到中心部分2a，从而形成轮轴托架部分2的右和左轮轴5a、5b；以及

·两个类似于图2b圆盘的环形盘2e和2f(每个盘2e和2f焊接到杆的轮轴2h和2i中的相应一个；这些圆盘2e和2f中的每个用来紧固对应的制动器)。

中心部分2g可通过锻造或模制和等静力热压制进行制造。轮轴2h、2i是通过挤压或通过模制和热压制或可能通过锻造形成的管子。这些轮轴2h、2i通过轨道摩擦焊接到中心部分2g。该实施例用来减小锻造该杆的部件尺寸，与图2b的实施例不同，在该实施例中轮轴托架部分2的长度较短，并由焊接到中心部分2g上的两个短轮轴组成。在该实施例中，能够用标准挤压或拉拔的管状截面构件来制成管状部分3和轮轴2h和2i，中心部分2g是仅由锻造或模制和压制制成的部件中的一个，因为在使用中正是杆1的该部分经受最高的应力。采用该实施例，无需通过对锻造部件钻孔来制造管状轮轴2h、2i。

Claims (12)

1.一种用于飞机的起落架杆(1)，所述杆包括用于接纳避震器的管状部分(3)，以及位于所述管状部分(3)的端部处且适于接纳起落架轮子支承机构的轮轴托架部分(2)，所述杆的特征在于，所述管状部分(3)和所述轮轴托架部分(2)用彼此不同的金属材料制成，所述管状部分(3)由第一金属材料制成，而所述轮轴托架部分(2)由至少一第二金属材料制成，所述管状部分(3)和所述轮轴托架部分(2)通过至少一个焊接(4)连接在一起。

2.如权利要求1所述的起落架杆，其特征在于，所述第二金属材料是锻造材料或已经模制且通过等静力热压制进行压制的材料。

3.如权利要求1或2所述的起落架杆，其特征在于，所述轮轴托架部分(2)具有两个侧向突出部，所述侧向突出部形成均沿轮轴轴线(Y-Y)延伸的轮轴，这些轮轴(5a、5b)在所述管状部分(3)的纵向轴线(X-X)的任一侧上延伸，并且所述轮轴轴线(Y-Y)垂直于所述管状部分的纵向轴线(X-X)，使得所述起落架杆(1)呈T形。

4.如权利要求1或2所述的起落架杆(1)，其特征在于，所述轮轴托架部分(2)承载两个突出部(2b、2c)，所述突出部彼此平行且平行于所述管状部分(3)的纵向轴线(X-X)延伸，这些突出部(2b、2c)彼此间距开以形成叉，并且各自具有沿垂直于所述管状部分(3)的纵向轴线(X-X)的横向轴线(Z-Z)延伸的孔(6a、6b)。

5.如权利要求4所述的起落架杆(1)，其特征在于，所述轮轴托架部分(2)由以下部分构成：

·所述轮轴托架部分的中心部分，其焊接到所述管状部分(3)；以及

·两个侧向部分，它们分别焊接到所述中心部分，以形成所述轮轴托架部分(2)的突出部(2b、2c)。

6.如权利要求1或2所述的起落架杆，其特征在于，所述焊接(4)是将所述轮轴托架部分(2)和所述管状部分(3)连接在一起的摩擦焊接。

7.如权利要求1或2所述的起落架杆，其特征在于，所述管状部分(3)是挤压的部分。

8.如权利要求1或2所述的起落架杆，其特征在于，

·所述第一金属材料选自包括至少铝合金和至少钛合金的材料组群；以及

·所述第二金属材料选自包括钢和钛合金的材料组群。

9.包括如权利要求1所述的起落架杆(1)的起落架，其特征在于，还包括至少部分地布置在所述杆的所述管状部分内部的可伸缩减震器，以及各自由所述轮轴托架部分承载的诸轮轴中的相应一个轮轴承载的轮子。

10.一种飞机，其特征在于，它包括至少一件如权利要求9所述的起落架。

11.一种制造用于飞机的起落架杆(1)的方法，其特征在于，使用焊接操作将以下部分连接在一起：

适于接纳起落架避震器的管状部分(3)；以及

适于接纳起落架轮子支承机构的轮轴托架部分(2)；

所述管状部分(3)和所述轮轴托架部分(2)由彼此不同的相应第一和第二金属材料制成。

12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，通过对模制部件进行锻造或等静力热压制来制成所述轮轴托架部分(2)。