CN104995088B - 带有可变阻尼的俯仰调整致动器 - Google Patents

Abstract

一种用于飞机起落架的俯仰调整器组件，所述组件包括可伸缩的俯仰调整致动器(12)，其布置成连接在飞机起落架的第一元件和第二元件之间，并布置成：在俯仰调整致动器(12)未完全缩回的第一状态时，施加第一阻尼力，而在俯仰调整致动器(12)完全缩回的第二状态时，施加大于第一阻尼力的第二阻尼力，根据第一和第二起落架元件的相对位置，阻尼元件在所述第一状态和所述第二状态之间变换。

Description

带有可变阻尼的俯仰调整致动器

背景技术

许多大型飞机使用主起落架，其具有两组或多组安装在转向架梁上的轮子，该转向架梁又可枢转地安装在起落架的主滑动管/腿上。在如此的结构中，通常的做法是，提供控制滑动管和转向架梁相对位置的机构，要么在实际着陆之前将起落轮子定位在要求的姿势上，要么以特殊的方式相对于滑动管来定位轮子和转向架梁，以便于将起落架储藏在完全缩进的位置中，或者是两者的组合。转向架梁的定位通常使用俯仰调整器来实现，俯仰调整器通常是液压操作的可伸缩的致动器，其经常与一个或多个机械连接件相组合。

俯仰调整器具有相对于滑动管来阻尼转向架梁运动的附加功能，该功能既可当飞机在地面上操纵时起作用，也可在起落架缩进阶段和也可能在伸出阶段期间起作用。俯仰调整器对转向架梁和滑动管之间相对运动提供阻尼作用的许多要求的实例之一，便是转向架梁相对于滑动管的转动，在飞机实际起飞过程中和就在飞机实际起飞之后不久，随着起落架的伸展而发生转向架梁相对于滑动管的转动。一般地，起落架随着飞机重量的移去而伸展，这致使转向架梁相对于滑动管朝向某一位置转动，在该位置中，前导对的轮子升高高于尾部对的轮子，这被称作为转向架梁的正常尾部位置。在该阶段期间，其被称作自由回弹，转向架梁有可能“过转动”超过正常尾部位置。根据滑动管伸展的速率，即，滑动管的伸展速度，当转向架梁到达正常尾部位置时，转向架梁将具有变化的转动能量。对于超过典型规定限值的转动能量，将会发生转向架梁的过转动，其可足以克服俯仰调整器提供的阻尼力，并导致转向架和滑动管之间的接触。该接触是不需要的，因为它可造成转向架梁和/或滑动管的损坏。

减缓转向架梁和滑动管之间如此不理想接触的影响的现有一个解决方案是将一个或多个阻挡垫配装在转向架梁上，如果发生过转动的话，则这些阻挡垫便在转向架和滑动管之间提供一定程度的分离。然而，如此的阻挡垫实际上并不阻挡所述阻挡垫本身和滑动管之间出现的接触，而是在运动或接触出现时附加地提供很小的运动或接触阻尼或不提供阻尼。因此，会仍然出现对滑动管或阻挡垫的损坏，同时，添加阻挡垫会对起落架组件引入不理想的附加总重量。

现有的俯仰调整器具有一定程度的阻尼力，其阻尼低能量过转动，以将转向架定位在其准确的定向上，防止出现滑动管和转向架梁之间的接触。然而，该阻尼设计成：在四轮接触地面运动过程中，阻尼着陆载荷和转向架运动，因此在自由回弹期间，在转向架梁过转动过程中，该阻尼不足以在增大的尾部方向上抑制转向架的转动。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供一种用于飞机起落架的俯仰调整器组件，该组件包括阻尼元件，其布置成连接在飞机起落架的第一元件和第二元件之间，并布置成在第一状态时施加第一阻尼力而在第二状态时施加第二阻尼力，根据第一和第二起落架元件的相对位置，阻尼元件在第一状态和第二状态之间变换。

俯仰调整器可包括阀，该阀布置成在俯仰调整器组件处于第二状态时修正阻尼元件内阻尼流体的流动，而在俯仰调整器处于缩回的状态时该阀被致动。

此外，阀可包括提升阀和针阀中的一种，并布置成在俯仰调整器处于缩回状态时机械地与阻尼元件的一部分相啮合。

在其他的实施例中，俯仰调整器组件可包括阀，该阀布置成在阀致动元件处于压缩状态中时修正阻尼元件内的阻尼流体的流动，其中，俯仰调整器组件还包括第一和第二铰接连接件，第一和第二铰接连接件可枢转地连接到阻尼元件的一端，而阀致动元件布置成在所述铰接连接件处于相对构造的预定范围内时被铰接连接件中的一个铰接连接件压缩。

铰接连接件的相对构造的预定范围可布置成在阻尼元件缩回且铰接连接件彼此相交成小于预定值的角度时出现。

在本发明其他的实施例中，俯仰调整器组件还可包括连接到阻尼元件的流体流动回路，该流体流动回路包括定时阀，该定时阀布置成在被致动之后在预定的时间内使阻尼元件与流体供应源隔绝，该定时阀布置成响应于通过阻尼元件的流体总流动状态而被致动。

该定时阀较佳地包括具有复位弹簧的针阀，复位弹簧的刚度确定了定时阀隔绝阻尼元件与流体供应源的隔绝时间长度。

添加地或替代地，当阻尼元件处于第一状态时，由阻尼元件提供的阻尼率小于阻尼元件处于第二状态时的阻尼率。

根据本发明的另一方面，提供一种飞机起落架，该起落架包括可伸缩的支杆和根据本发明前述方面的俯仰调整器，该俯仰调整器连接到可伸缩的支杆上。

附图说明

图1a-1d示意地示出具有俯仰调整器的飞机主起落架，其处在飞机起飞阶段期间的不同时间；

图2示意地示出根据本发明一实施例的俯仰调整器；

图3a和3b示意地详细示出一部分致动连接件和根据本发明一实施例的俯仰调整器；以及

图4示意地示出根据本发明一实施例的俯仰调整器俯仰调整器液压回路。

具体实施方式

典型的主起落架结构的实例显示在图1a-1d中。起落架包括具有上部3和下部4的滑动管2，滑动管的下部4可枢转地连接到转向架梁6。一对铰接连接件8、10连接在滑动管的上部3和转向架梁6之间，上部铰接连接件8可枢转地连接到滑动管，又顺次可枢转地连接到下部铰接连接件10，另一铰接连接件又顺次可枢转地连接到转向架梁。俯仰调整器12可枢转地连接在滑动管的上部3和铰接连接件之间，在所示的实例中，连接到上部铰接连接件8。通过缩回或延伸俯仰调整器12，便可改变上部和下部铰接连接件8、10的相对几何形，由此，又改变了转向架梁6相对于滑动管2的相对位置。

图1a-1d示出在飞机起飞过程中各个起落架元件的所经历的运动范围。在图1a中，起落架显示为飞机在地面上时起落架所采纳的静止位置，起落架支承着飞机的全部重量。在该位置中，滑动管2完全受压缩，转向架梁6基本上呈水平，这样，所有四个着陆轮子与地面接触。转向架梁6围绕滑动管的下部4的任何转动，就如飞机滑动在不平的跑道部分上时可能发生的，该转动被转换为上部和下部铰接连接件8、10的运动，这又顺次造成俯仰调整器延伸或收缩，在该情形中，俯仰调整器操作而阻尼该运动。图1b示出已经移去飞机重量后不久的起落架，即，当飞机开始从跑道升起时。滑动管2由于其内部弹簧压力已开始延伸。同时，俯仰调整器操作而开始缩回，因此致使上部和下部铰接连接件8和10之间的枢转点相对于滑动管的上部3下降，由此，又顺次下推下部铰接连接件10，因此，致使转向架梁6的鼻部被下推。图1c示出主起落架，令滑动管进一步延伸，而俯仰调整器完全缩回。由于俯仰调整器完全缩回，所以，俯仰调整器、铰接连接件和部分的滑动管3现彼此固定，因此，造成上部和下部铰接连接件8、10之间的枢转点也被固定。因此，滑动管的进一步延伸，导致滑动管下部4上的转向架梁枢转点有效的向下运动，致使转向架梁开始以顺时针方向转动，即，转向架梁鼻部向上转动。图1d示出处于完全伸展位置中的起落架，其对应于飞机完全离开地面时以及起落架收藏到其储藏舱内之前所采纳的最后位置。当滑动管达到其完全延伸位置时，转向架梁以其完全的角速度转动到其尾部位置。正是在该时可发生过转动，且转向架梁开始与滑动管的底部接触。

在图1d所示的位置中，可供的阻止转向架梁过转动的唯一阻尼源便是俯仰调整器，在该位置中俯仰调整器通常完全缩回。如上所述，俯仰调整器提供的静态阻尼程度，主要设计用来阻尼着陆模式和四轮接触地面运动过程中的转向架运动。该主要目的所需的阻尼程度通常显著地小于转向架梁过转动事件中防止转向架梁与滑动管接触所需的阻尼程度。因此，本发明要解决的问题是，仅在起落架处于图1d所示位置中时，即，在转向架梁可能过转动的位置中，在该位置中，转向架梁完全缩回，使得转向架梁任何的过转动造成转向架梁不希望的延伸，如何来提供附加的阻尼力。

图2示意地示出根据本发明第一实施例的俯仰调整致动器。俯仰调整器12在其基本形式中包括容纳在腔室16内的活塞14，腔室16设置有液压液体源，或任何其他合适的不可压缩的或充分不可压缩的流体源(液体或气体，或液体-气体的组合)。液压源由一对入口和出口供应管18、20提供，它们示意地显示在图2中的简单箭头。活塞14以流体密封的方式通过俯仰调整器的闭合端22，活塞14具有连接到活塞的第一附连突耳22。俯仰调整器外壳具有形成在与第一突耳相对端处的第二突耳24。第一和第二突耳22、24允许俯仰调整器可枢转地连接在滑动管和铰接连接件之间，例如，使用图1a-1d中所示的结构。通过合适地控制通过供应管线18、20的致动器内液压流体的体积，便可控制俯仰调整器的伸展。活塞14具有端表面26，其基本上平行于俯仰调整器外壳的闭合端28。手动致动阀30形成在该表面上，并布置成啮合形成在俯仰调整器外壳闭合端内的阀座32，阀座与液压供应管线18连通。阀30和阀座32布置成：当俯仰调整器具有大于预定延伸程度的延伸时，阀完全从阀座32中撤回，因此允许液压流体以不受阻碍的方式流过阀座32。当阀30完全撤回时，俯仰调整致动器能够施加低的第一阻尼力。当俯仰调整致动器完全缩回时(对应于图1d中所示的起落架位置)，阀30完全啮合阀座32而中断液压流体回路。然而，在俯仰调整器初始延伸范围上，该阀布置成部分地但不是完全地打开。这可通过选择阀的长度或形状或两者的组合来实现。当部分打开时，阀允许流体在液压回路内流动但以限制的流量流动。因此，这在俯仰调整器初始延伸上对俯仰调整致动器施加较大的第二阻尼力。

在使用中，俯仰调整器、滑动管和铰接连接件的机械构造这样进行布置：当起落架的滑动管完全延伸且转向架梁处于其完全尾部位置中时，俯仰调整器完全缩回。因此，转向架梁的任何过转动(生成的俯仰调整器未指令的延伸)受到俯仰调整器更强的阻尼，这是因为俯仰调整器处于其第二阻尼状态中，其中，液压流体流动中的阀受到限制，由此，增大可供的阻尼度。在其他的构造中，例如，在地面操作过程中，俯仰调整器会延伸超过预定程度，这样，阀完全打开，俯仰调整器提供的阻尼度显著地减小到较小，即，例如，更适合于阻尼地面上的操作运动。在该构造中，俯仰调整器布置成提供两个分开的阻尼力程度，并在两个状态之间切换，其中，根据起落架各种元件的机械构造来提供不同的阻尼程度。

阀和阀座可布置成简单的提升阀，或替代地，可提供针阀，较佳地，其用弹簧加载，以执行相同的功能，针阀的优点在于，俯仰调整器的第一和第二阻尼状态之间的过渡可根据针阀外形以更加逐渐的和受控制的方式执行。这对于避免阻尼流体供应回路中经受的力和压力突然的台阶变化可能是有利的。此外，针阀提供的俯仰调整器内阻尼逐渐变化的特征，将会在转向架梁过转动过程中，通过起落架的各种元件，来避免反作用力的台阶形变化。较佳地，第二阻尼状态中提供的附加的阻尼，即，随着提升阀或针阀部分地关闭，该附加的阻尼充分地大于正常的第一阻尼状态，以即使在转向架梁过转动过程中，也可防止转向架梁撞击滑动管。

在上述的本发明的实施例中，在从俯仰调整器名义的完全缩回位置直到提升阀或针阀完全打开为止的初始小的延伸上，附加的阻尼力是主动的。在某些情形中，该在俯仰调整器初始延伸上的较大的阻尼程度可以是不理想的。例如，在着陆过程中，转向架梁可完全地转动到尾部位置，使俯仰调整器完全缩回，阻尼在较高程度上运行。在着陆时，运行的两轮模式和运行的四轮模式之间，存在着过渡阶段，因为飞机重量施加到轮子和转向架梁上。在该过渡的初始点处，即，当转向架梁仍然在完全尾部位置中时，较高程度的阻尼在运行中，使得远离尾部位置的转向架梁转动将最初地抵抗增大的阻尼力作用，由此，导致俯仰调整器瞬时内峰值压力，从俯仰调整器可靠性方面来看，该压力可达到不希望有的幅值。

在本发明的其他实施例中，通过提供一种机构可减轻上述缺点，该机构需要俯仰调整致动器，其既要完全地缩回，又要使起落架的一个或多个其他元件处于指示转向架梁过转动的物理位置中。这确保俯仰调整致动器附加阻尼仅在起落架自由回弹阶段期间工作，而在其余的着陆阶段期间阻尼不工作。根据本发明一个如此实施例的结构示意地显示在图3A-3C中。图3A是根据图1A-1D所示起落架结构的上部铰接连接件8、下部铰接连接件10和俯仰调整致动器12之间连接的放大图。如图3A中更清楚地所示，俯仰调整致动器12的一端通过第一枢转销40可枢转地连接到铰接连接件8，而下部铰接连接件10借助于分开的枢转销42可枢转地连接到铰接连接件8。俯仰调整致动器12设置有柱塞44，其具有与参照图2描述的提升阀或针阀相同的功能，即，当柱塞42完全受压时，俯仰调整致动器12内的阀至少部分地关闭，俯仰调整致动器因此处于较高阻尼的第二状态中。如在图3A中可见，下部铰接连接件10包括物理延伸，下文中其被称作为柱塞砧46，当上部和下部铰接连接件8、10之间的角度小于某一值时，柱塞砧46布置成与柱塞44相接触。在图3A中，柱塞砧46显示为刚好接触柱塞44，柱塞在该位置中完全地延伸，这样，俯仰调整致动器具有其正常的较低阻尼率。柱塞砧46和上部和下部铰接连接件的物理结构构造成：当俯仰调整器完全缩回且转向架梁处于其正常的尾部位置中时，便达到图3A中所示的物理构造。在该位置中，尽管俯仰调整器完全缩回，但因为柱塞未被压缩，所以，俯仰调整器仍然经历低的阻尼率，使得转向架梁其后的运动远离完全尾部位置，诸如在从两轮到四轮接触的过渡阶段将不会造成俯仰调整器内压中的瞬时峰值。

图3B示出转向架梁过转动超过其正常完全尾部位置的事件中上部和下部铰接连接件以及俯仰调整致动器的构造。在该情形中，转向架梁进一步转动致使下部铰接连接件10相对于上部铰接连接件8枢转，并减小它们两者之间(上部铰接连接件和俯仰调整致动器相对于滑动杆的比例固定)角度。因此，柱塞砧46有效地更加靠近俯仰调整致动器上端，由此，致使柱塞44受压缩。这又作用在俯仰调整致动器内的内部阀上，使得俯仰调整致动器切换到其第二上限的阻尼率。因此，俯仰调整致动器提供的较大的阻尼率因柱塞受压缩而提供较大的阻尼力，从而阻碍转向架梁运动，并由此理想地防止转向架梁和滑动件下部之间的任何接触。

要求俯仰调整致动器完全缩回，且上部和下部铰接连接件处于特殊的物理构造中，即，令小于两者之间特殊的角度分离度，该要求导致两种条件都满足时才发生俯仰调整致动器增大阻尼的启动。本技术领域内技术人员将会认识到，根据起落架的两个或多个元件的相对位置来物理启动增大的俯仰调整器阻尼，这可用不同于图3A和3B所示的方式来达到，这视使用中起落架确切的特性和结构而定。

图4示出本发明的另一实施例。如以上参照图1a-1d所述，主起落架元件的机械结构布置，尤其是，上部和下部铰接连接件8、10以及俯仰调整致动器12应是这样：在起飞过程中，刚好在转向架梁开始相对于滑动管转动的时间点之前，俯仰调整致动器将完全关闭。固定的回弹事件是导致转向架梁和滑动管之间接触的转向架梁过转动的一种情形，该事件因此仅在此后的短时间发生。在图4所示的实施例中，利用该已知的预期的事件定时来将俯仰调整致动器切换到增大的第二阻尼状态，以在俯仰调整致动器已经完全关闭之后维持一预定的时间段。俯仰调整致动器12包括容纳在腔室16内的活塞14，腔室16连接到液压流体供应管线50。定时阀结构56也流体地连接到俯仰调整致动器腔室16和液压流体供应管线。定时阀结构包括针阀58，针阀58包括容纳在针阀腔室62内的针阀活塞60。针阀活塞通过弹簧64机械地偏置朝向第一位置，在第一位装置中，阀活塞完全地延伸(如图4中所示)。针阀58包括与针阀活塞合作的阀66，这样，当针阀活塞60完全延伸时，阀66完全打开。第一流体管线68连接在俯仰调整器腔室16和针阀腔室62之间，其带有单通阀70，该阀允许流体流过第一流体管线68，只从俯仰调整器的腔室流到针阀腔室。第二流体管线72也连接在俯仰调整器腔室和针阀腔室之间，其带有第二单通阀74，该阀允许流体只从针阀腔室62流到俯仰调整器的腔室16，即，与第一单通阀70的方向相反。在偏置弹簧64定位的针阀活塞60的同一侧上，第一和第二流体管线连接到针阀腔室。第三流体管线76连接在液压供应管线50和针阀腔室62之间，针阀腔室在针阀活塞60的相对侧上连接到偏置弹簧64。第三单通阀78纳入在第三流体管线内，仅允许流体沿从供应管线50到针阀的方向流动。流体流动限制器80与第三单通阀78并联地连接。针阀内的阀66在一侧上流体地连接到液压供应管线50，而在另一侧上通过第四单通阀82连接到第一流体管线68，第四单通阀82布置成允许流体仅朝向供应管线50流动。第五单通阀84位于液压流体供应管线50内。

在正常的运行条件下，诸如在起落架展开且飞机着陆在地面上时，由定时阀结构56提供俯仰调整器低的第一阻尼程度如下。液压流体趋于填充俯仰调整器腔室16，将俯仰调整器推进到其缩回的状态，液压流体流过第五单通阀84。如果力通过其余的起落架元件施加到俯仰调整器而致使俯仰调整器延伸，则流体从俯仰调整器腔室通过第一单通阀70、第四单通阀82和针阀66排出。在这些条件下，横贯与弹簧力组合的针阀活塞60的压差足以确保针阀活塞完全地延伸，使得针阀66完全打开，因此对流出俯仰调整器的流体提供最小的限制，因此提供低的阻尼度。

然而，在起飞和起落架回弹过程中，俯仰调整器从延伸的或半延伸的位置缩回到关闭位置(完全缩回)，致使需求大量液压流体来填充俯仰调整器腔室66(总体流动条件)。在该条件下，横贯针阀活塞60的压差应是这样：供应系统的压力超过针阀腔室另一侧内的流体压力和弹簧压力，致使针阀活塞缩回(移动到图4的右侧)。这又限制或堵塞针阀66(根据针阀活塞的运动程度而定)。因此，通过单通阀70和82流出俯仰调整器外的流体流动路径现受到限制，引起较大的第二俯仰调整器阻尼程度。在第二阻尼状态中，一旦任何力施加到俯仰调整器，致使俯仰调整器延伸，这在俯仰调整器腔室16内产生相当高的流体压力(因为流过第一流体管线68的流体受部分关闭或完全关闭的阀66的限制)。该高压通过流体管线68传递到针阀腔室62，并与弹簧64的偏置力组合，该高压足以克服通过流体管线76作用在针阀活塞60另一侧上的系统供应压力，因此将针阀活塞推回到朝向其延伸的位置。然而，流体流动限制器80限制针阀活塞可平移的速率。通过调节流体流动限制器80、弹簧64刚度和其他单通阀的组合，便可将针阀的响应时间设定在理想的水平上，这允许调节其中俯仰调整器处于高阻尼状态中的时间长度。

Claims (10)

1.一种用于飞机起落架的俯仰调整器组件，所述组件包括可伸缩的俯仰调整致动器，所述俯仰调整致动器布置成连接在飞机起落架的第一元件和第二元件之间，并布置成：在俯仰调整致动器未完全缩回的第一状态时，施加第一阻尼力，而在俯仰调整致动器完全缩回的第二状态时，施加大于第一阻尼力的第二阻尼力，根据第一和第二起落架元件的相对位置，所述俯仰调整致动器在所述第一状态和所述第二状态之间变换，其中，所述俯仰调整致动器布置成仅在起落架自由回弹阶段期间变换至所述第二状态。

2.如权利要求1所述的俯仰调整器组件，其特征在于，在所述俯仰调整致动器行程的第一部分上，所述第二阻尼力对抗所述俯仰调整致动器的延伸而作用。

3.如权利要求1所述的俯仰调整器组件，其特征在于，所述俯仰调整器包括阀，该阀布置成在所述俯仰调整器组件处于第二状态时修正所述俯仰调整致动器内阻尼流体的流动，而在所述俯仰调整器处于缩回的状态时该阀被致动。

4.如权利要求3所述的俯仰调整器组件，其特征在于，所述阀包括提升阀和针阀中的一种，并布置成在所述俯仰调整器处于缩回状态时机械地与所述俯仰调整致动器的一部分相啮合。

5.如权利要求1所述的俯仰调整器组件，其特征在于，所述俯仰调整器组件包括阀，该阀布置成在阀致动元件处于压缩状态中时修正所述俯仰调整致动器内的阻尼流体的流动，其中，俯仰调整器组件还包括第一和第二铰接连接件，所述第一和第二铰接连接件可枢转地连接到所述俯仰调整致动器的一端，而所述阀致动元件布置成在所述铰接连接件处于相对构造的预定范围内时被所述铰接连接件中的一个铰接连接件压缩。

6.如权利要求5所述的俯仰调整器组件，其特征在于，所述铰接连接件的相对构造的所述预定范围布置成在所述俯仰调整致动器缩回且所述铰接连接件彼此相交成小于预定值的角度时出现。

7.如权利要求1所述的俯仰调整器组件，其特征在于，还包括连接到所述俯仰调整致动器上的流体流动回路，该流体流动回路包括定时阀，该定时阀布置成在被致动之后在预定的时间内限制从所述俯仰调整致动器流出的流体流出流，该定时阀布置成响应于流入所述俯仰调整致动器的流体总流动状态而被致动。

8.如权利要求7所述的俯仰调整器组件，其特征在于，所述定时阀包括具有复位弹簧的针阀，所述复位弹簧的刚度确定了所述定时阀限制从所述俯仰调整致动器流出的流体流出流的时间长度。

9.如权利要求8所述的俯仰调整器组件，其特征在于，在所述定时阀确定的时间已经结束之后，所述俯仰调整致动器使所述第一阻尼力反向。

10.一种飞机起落架，包括可伸缩的支杆和连接到所述可伸缩支杆的如上述权利要求中任一项所述的俯仰调整器组件。