CN107891965B - 一种基于弹射起飞的无人机前起落架舱段 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于弹射起飞的无人机前起落架舱段，所述起落架舱包括两端的隔框和连接隔框的大梁，及蒙皮；所述起落架舱中部设置有起落架固定舱，所述起落架固定舱的骨架包括四根主梁，所述主梁与所述隔框固定连接，所述主梁两侧、所述隔框上均设置有隔板；所述主梁与述隔板构成整体的壁板梁，所述壁板梁上铰接有起落架主支柱和起落架斜撑杆，所述起落架固定舱下部的蒙皮上设有开口。起落架舱是结构重量轻的盒体式结构，开口位于主梁之间，不会削弱起落架舱其余部分的刚度和飞机整体的刚度，也不需要进行额外的补强设置；贯穿整个盒体的壁板梁具有受力连续、传力路线短且直接的特点，有利于瞬时冲击大过载集中力和扭矩在结构内部的传递。

Description

一种基于弹射起飞的无人机前起落架舱段

技术领域

本发明涉及无人机起落架舱领域，具体的说，是一种基于弹射起飞的无人机前起落架舱段。

背景技术

目前，大、中型无人机除了美国X-47B，极少采用弹射起飞方式，无人机常见的前起落架舱一般为桁梁式大开口结构形式。此种结构形式的前起落架舱段有如下几点不足之处：

1）前起落架舱段的大开口，削弱了飞机局部、整体的强度、刚度，对开口的补强设计造成了结构重量的增加；

2）前起落架舱段的大开口不利于承受扭转载荷。

发明内容

为了克服上述桁梁式大开口前起落架舱段的不足，本发明提供了一种更为安全可靠高效的结构布局设计方案，一种基于弹射起飞的无人机前起落架舱段，解决现有技术中补强设计造成结构重量增加的问题和起落舱段承受扭转载荷的问题。

值得说明的是，本案中所述的起落架舱，为基于弹射起飞的大、中型无人机的前起落架舱段，本案中所述的起落架，为前起落架。

本发明通过下述技术方案实现：

一种基于弹射起飞的无人机前起落架舱段，包括条形的起落架舱和起落架，所述起落架舱包括两端的隔框和连接隔框的大梁，以及包覆在外的蒙皮；所述起落架舱中部设置有起落架固定舱，所述起落架固定舱的骨架包括四根主梁，所述主梁与所述隔框固定连接，所述主梁两侧、所述隔框上均设置有隔板；所述主梁与述隔板构成整体的壁板梁，所述壁板梁上铰接有起落架主支柱和起落架斜撑杆，所述起落架固定舱下部的蒙皮上开设有与所述起落架相适应的开口。

所述起落架舱是由所述大梁、隔框和蒙皮构成的封闭盒体，所述起落架固定舱为设置在所述起落架舱中部的开口盒体，所述开口盒体由所述主梁、隔框、隔板和蒙皮构成。通过在所述封闭盒体中部嵌套开口盒体，将起落架主支柱和起落架斜撑杆铰接在所述开口盒体的壁板梁上，无人机弹射起飞时，前起落架传递过来的瞬时冲击大过载集中力由壁板梁承受并向后扩散，贯穿整个起落架舱的壁板梁具有受力连续、传力路线短且直接的特点，有利于瞬时冲击大过载集中力和扭矩在结构内部的传递；大梁和蒙皮组合的盒体式结构的设计使得起落架舱整体的结构重量较轻，所述开口仅与所述开口盒体联通，开口位于所述主梁之间，变相减小了开口，开口部位承受的载荷极小，不会削弱起落架舱其余部分的刚度和飞机整体的刚度，也不需要进行额外的补强设置。

优选的，所述壁板梁与所述大梁之间还设有多个隔框，所述起落架固定舱外部的所述隔框上设置有隔板。中部的所述隔框和隔板构成的横向构件，将所述起落架舱的封闭盒体分隔为多个，所述横向构件对纵向的壁板梁提供横向支撑，提高所述开口盒体和所述封闭盒体的整体刚度，增大承担扭矩的能力，同时分散所述壁板梁上传来的集中力，将瞬时冲击大过载集中力分散传递，增大了本发明整体的强度和刚度，所述横向构件为带框的薄板，未过多增加起落架的重量。

优选的，由大梁、隔框、主梁分隔的各隔板上均设置有井字型或十字型的肋型梁。通过在所述隔板上增设肋型梁，增强所述隔板的整体刚度，有利于承载由所述壁板梁传来的剪力和扭矩。

优选的，所述起落架舱上表面为固定在所述隔框、所述主梁和所述大梁上的地板。通过将所述起落架舱上表面设置为与所述蒙皮密闭连接的地板，所述起落架舱成为薄壁半硬壳式结构，无人机弹射起飞时，所述主梁上部蒙皮局部力，设置所述地板后，加强了上部承载能力。

优选的，相邻的所述隔框的间距，由所述起落架舱与机身的连接端往另一端逐渐增大。起落架固定位置位于所述起落架舱远离机身的一端，无人机弹射起飞时起落架系统传递过来的瞬时冲击大过载集中力和扭矩由壁板梁承受并向后逐级扩散，所述起落架舱受到的瞬时冲击大过载集中力和扭矩的最大部位在起落架固定位置，所述隔框和所述隔板构成的横向构件在起落架的固定位置处加密，增强受力部位的承载瞬时冲击力和扭矩的能力。

优选的，所述起落架舱内部的隔框上的所述隔板上设有圆形或椭圆形的开口。所述隔板为薄板构件，所述薄板构件受力最大时，为所述壁板梁受到瞬时冲击力时，所述薄板构件受力发生扭转或具有扭转的趋势，所述薄板受到剪应力，但薄板形心处的剪应力为零，因此发明人特在隔板的剪应力最小处设圆形开口，在增强起落架舱整体刚度和抗弯抗扭性能的基础上，进一步减小结构重量。

优选的，起落架舱的侧面蒙皮上设置有可拆卸连接的口盖。通过设置可拆卸的口盖，便于对起落架舱内部进行检查、维修。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

（1）通过将所述起落架舱设置为封闭盒体嵌套开口盒体的结构，大梁和蒙皮组合的盒体式结构的设计使得起落架舱整体的结构重量较轻，所述开口仅与所述开口盒体联通，开口位于所述主梁之间，变相减小了开口，开口部位承受的载荷极小，不会削弱起落架舱其余部分的刚度和飞机整体的刚度，也不需要进行额外的补强设置。

（2）将起落架主支柱和起落架斜撑杆铰接在所述开口盒体的壁板梁上，无人机弹射起飞时，前起落架传递过来的瞬时冲击大过载集中力由壁板梁承受并向后扩散，贯穿整个起落架舱的壁板梁具有受力连续、传力路线短且直接的特点，有利于瞬时冲击大过载集中力在结构内部的传递。

（3）通过在起落架舱中部设置所述隔框和隔板构成的横向构件，所述起落架舱形成多盒段的闭式结构，所述横向构件对纵向的壁板梁提供横向支撑，提高所述开口盒体和所述封闭盒体的整体刚度，同时分散所述壁板梁上传来的集中力，将瞬时冲击大过载集中力分散传递，增大了本发明整体的强度、刚度及承担弯扭复合荷载的能力。

（4）通过将所述起落架舱上表面设置为与所述蒙皮密闭连接的地板，所述起落架舱成为薄壁半硬壳式结构，无人机弹射起飞时，所述主梁上部蒙皮局部力，设置所述地板后，加强了上部承载能力，且未过多增加结构重量，结构重量较轻。

（5）通过在起落架舱的主要受力部位加密横向构件，在次要受力部位减少横向构件，着重加强了受力部位的抗弯扭性能，减少了不必要的结构重量；另外，在所述隔板受力最小处开设圆口，在增强起落架舱整体刚度和抗弯抗扭性能的基础上，进一步减小结构重量。

附图说明

图1是起落架舱和起落架系统立体结构示意图；

图2是起落架舱（含地板、口盖、蒙皮）立体结构示意图；

图3是起落架舱（不含地板、口盖）立体结构示意图；

图4是起落架舱是图3竖直旋转90度；

其中1-壁板梁；2-隔框；3-隔板；4-地板；5-口盖；6-大梁；7-蒙皮；8-起落架主支柱；9-起落架斜撑杆，0-主梁。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1：

结合附图1-4所示，一种基于弹射起飞的无人机前起落架舱段，包括条形的起落架舱和起落架，所述起落架舱包括两端的隔框2和连接隔框2的大梁6，以及包覆在外的蒙皮7；所述起落架舱中部设置有起落架固定舱，所述起落架固定舱的骨架包括四根主梁0，所述主梁0与所述隔框2固定连接，所述主梁0两侧、所述隔框2上均设置有隔板3；所述主梁0与述隔板3构成整体的壁板梁1，所述壁板梁1上铰接有起落架主支柱8和起落架斜撑杆9，所述起落架固定舱下部的蒙皮7上开设有与所述起落架相适应的开口。

实施原理：

所述起落架舱是由所述大梁6、隔框2和蒙皮7构成的封闭盒体，所述起落架固定舱为设置在所述起落架舱中部的开口盒体，所述开口盒体由所述主梁0、隔框2、隔板3和蒙皮7构成。

如附图2所示，通过在所述封闭盒体中部嵌套开口盒体，将起落架主支柱8和起落架斜撑杆9铰接在所述开口盒体的壁板梁1上，无人机弹射起飞时，前起落架传递过来的瞬时冲击大过载集中力由壁板梁1承受并向后扩散，贯穿整个起落架舱的壁板梁1具有受力连续、传力路线短且直接的特点，有利于瞬时冲击大过载集中力和扭矩在结构内部的传递。

大梁和蒙皮组合的盒体式结构的设计使得起落架舱整体的结构重量较轻，所述开口仅与所述开口盒体联通，开口位于所述主梁0之间，变相减小了开口，开口部位承受的载荷极小，不会削弱起落架舱其余部分的刚度和飞机整体的刚度，也不需要进行额外的补强设置。

实施例2：

在实施例1的基础上，进一步的，所述壁板梁1与所述大梁6之间还设有多个隔框2，所述起落架固定舱外部的所述隔框2上设置有隔板3。

实施原理：

中部的所述隔框2和隔板3构成的横向构件，将所述起落架舱的封闭盒体分隔为多个，所述横向构件对纵向的壁板梁1提供横向支撑，提高所述开口盒体和所述封闭盒体的整体刚度，增大承担扭矩的能力，同时分散所述壁板梁1上传来的集中力，将瞬时冲击大过载集中力分散传递，增大了本发明整体的强度和刚度，所述横向构件为带框的薄板，未过多增加起落架的重量。

进一步的，由大梁6、隔框2、主梁0分隔的各隔板3上均设置有井字型或十字型的肋型梁。通过在所述隔板3上增设肋型梁，增强所述隔板3的整体刚度，有利于承载由所述壁板梁1传来的剪力和扭矩。

实施例3：

在实施例1或2的基础上，进一步的，所述起落架舱上表面为固定在所述隔框2、所述主梁0和所述大梁6上的地板4。

实施原理：

通过将所述起落架舱上表面设置为与所述蒙皮密闭连接的地板4，所述起落架舱成为薄壁半硬壳式结构，无人机弹射起飞时，所述主梁0上部蒙皮局部力，设置所述地板4后，加强了上部承载能力。

实施例4：

在实施例2或3的基础上，进一步的，相邻的所述隔框2的间距，由所述起落架舱与机身的连接端往另一端逐渐增大。

实施原理：

起落架固定位置位于所述起落架舱远离机身的一端，无人机弹射起飞时起落架系统传递过来的瞬时冲击大过载集中力和扭矩由壁板梁承受并向后逐级扩散，所述起落架舱受到的瞬时冲击大过载集中力和扭矩的最大部位在起落架固定位置，所述隔框2和所述隔板3构成的横向构件在起落架的固定位置处加密，增强受力部位的承载瞬时冲击力和扭矩的能力。

实施例5：

在实施例2或3或4的基础上，进一步的，所述起落架舱内部的隔框2上的所述隔板3上设有圆形或椭圆形的开口。

实施原理：

所述隔板3为薄板构件，所述薄板构件受力最大时，为所述壁板梁1受到瞬时冲击力时，所述薄板构件受力发生扭转或具有扭转的趋势，所述薄板受到剪应力，但薄板形心处的剪应力为零，因此发明人特在隔板3的剪应力最小处设圆形开口，在增强起落架舱整体刚度和抗弯抗扭性能的基础上，进一步减小结构重量。

进一步的，起落架舱的侧面蒙皮7上设置有可拆卸连接的口盖5。通过设置可拆卸的口盖5，便于对起落架舱内部进行检查、维修。

实施例6：

结合附图1-4所示，首先在工装型架上按壁板梁1上的起落架主支柱8交点孔定位器、起落架斜撑杆9交点孔定位器及壁板梁1腹板面上的定位器将壁板梁1定位，并用定位器将隔框2、隔板3、下大梁6与壁板梁1协调组合定位后，用螺栓将上述构件装配在一起；随后，将地板4用螺栓、托板自锁螺母等紧固件装配在壁板梁1、隔框2、隔板3上；最后，将蒙皮7用铆钉装配在壁板梁1、隔框2、隔板3上，组合成一个完整的薄壁半硬壳式、多盒段闭室起落架舱段结构，满足承受并扩散弹射起飞过程中由起落架系统传递过来的各个方向瞬时冲击大过载集中力的要求。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于弹射起飞的无人机前起落架舱段，包括条形的起落架舱和起落架，其特征在于，所述起落架舱包括两端的隔框（2）和连接两端隔框（2）的大梁（6），以及包覆在外的蒙皮（7）；所述起落架舱中部设置有起落架固定舱，所述起落架固定舱的骨架包括两根主梁（0），所述主梁（0）与所述起落架舱两端的隔框（2）固定连接，两端所述隔框（2）内均安装有隔板（3），所述主梁（0）下部也安装有隔板（3），所述主梁（0）与所述主梁（0）下部的隔板（3）构成整体的壁板梁（1），所述壁板梁（1）上铰接有起落架主支柱（8）和起落架斜撑杆（9），所述起落架固定舱下部的蒙皮（7）上开设有与所述起落架相适应的开口。

2.根据权利要求1所述的一种基于弹射起飞的无人机前起落架舱段，其特征在于，所述壁板梁（1）与所述大梁（6）之间还设有多个隔框（2），所述起落架固定舱外部的所述隔框（2）上设置有隔板（3）。

3.根据权利要求1所述的一种基于弹射起飞的无人机前起落架舱段，其特征在于，由大梁（6）、隔框（2）、主梁（0）分隔的各隔板（3）上均设置有井字型或十字型的肋型梁。

4.根据权利要求1所述的一种基于弹射起飞的无人机前起落架舱段，其特征在于，所述起落架舱上表面为固定在所述隔框（2）、所述主梁（0）和所述大梁（6）上的地板（4）。

5.根据权利要求2所述的一种基于弹射起飞的无人机前起落架舱段，其特征在于，相邻的所述隔框（2）的间距，由所述起落架舱与机身的连接端往另一端逐渐增大。

6.根据权利要求2所述的一种基于弹射起飞的无人机前起落架舱段，其特征在于，所述起落架舱内部的隔框（2）上的所述隔板（3）上设有圆形或椭圆形的开口。

7.根据权利要求1所述的一种基于弹射起飞的无人机前起落架舱段，其特征在于，起落架舱的侧面蒙皮（7）上设置有可拆卸连接的口盖（5）。

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