CN108146617B - 一种复合材料板簧式起落架及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种复合材料板簧式起落架及其制作方法，其中，该起落架包括连续纤维壳体、泡沫层、机身连接衬套、第一机轮连接衬套和第二机轮连接衬套；其中，所述泡沫层填充于所述连续纤维壳体内部；所述机身连接衬套设置于所述连续纤维壳体的中心位置，所述机身连接衬套与机身相连接；所述第一机轮连接衬套设置于所述连续纤维壳体的一端，所述第一机轮连接衬套与机轮相连接；所述第二机轮连接衬套设置于所述连续纤维壳体的另一端，所述第二机轮连接衬套与机轮相连接。本发明解决了目前已有复合材料板簧式起落架承重比较小、跨距小的问题，可在提高承载的前提下减轻重量，用于大中型飞机。

Description

一种复合材料板簧式起落架及其制作方法

技术领域

本发明属于航空飞行器结构设计领域，尤其涉及一种复合材料板簧式起落架及其制作方法。

背景技术

起落架为飞机重要的结构组成，用于飞机的起飞、着陆、地面滑跑、地面停放、滑跑和滑行时的制动等过程，吸收和消耗飞机在以上运动过程中与地面相对运动产生的冲击和颠簸能量，其性能的好坏直接影响飞机的安全。

现有的起落架存在的问题：目前已有的复合材料板簧式起落架承重比(承载重量与自重之比)较小，为实现大承重付出重量代价较大；同时，由于承重比小造成已有的复合材料板簧式起落架跨距无法做大，无法用于大中型飞机。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种复合材料板簧式起落架及其制作方法，解决了目前已有复合材料板簧式起落架承重比较小、跨距小的问题，可在提高承载的前提下减轻重量，用于大中型飞机。

本发明的技术方案是：根据本发明的一个方面，提供了一种复合材料板簧式起落架，包括：连续纤维壳体、泡沫层、机身连接衬套、第一机轮连接衬套和第二机轮连接衬套；其中，所述泡沫层填充于所述连续纤维壳体内部；所述机身连接衬套设置于所述连续纤维壳体的中心位置，所述机身连接衬套与机身相连接；所述第一机轮连接衬套设置于所述连续纤维壳体的一端，所述第一机轮连接衬套与机轮相连接；所述第二机轮连接衬套设置于所述连续纤维壳体的另一端，所述第二机轮连接衬套与机轮相连接。

上述复合材料板簧式起落架中，所述连续纤维壳体沿其长度方向设置有若干个加强筋，每个加强筋连接所述连续纤维壳体的上壁和下壁。

上述复合材料板簧式起落架中，所述连续纤维壳体的材料为高强碳纤维和环氧树脂复合材料。

上述复合材料板簧式起落架中，第一机轮连接衬套包括第一大衬套和若干个第一小衬套，其中，所述连续纤维壳体的一端的中线开设有大圆孔，所述第一大衬套穿设于所述大圆孔内；沿着大圆孔的圆周开设有与第一小衬套数量对应的小圆孔，每个第一小衬套穿设于相对应的小圆孔内。

上述复合材料板簧式起落架中，所述第二机轮连接衬套包括第二大衬套和若干个第二小衬套，其中，所述连续纤维壳体的另一端的中线开设有大圆孔，所述第二大衬套穿设于所述大圆孔内；沿着大圆孔的圆周开设有与第二小衬套数量对应的小圆孔，每个第二小衬套穿设于相对应的小圆孔内。

上述复合材料板簧式起落架中，还包括：弧形垫片，其中，所述弧形垫片的弧形面与连续纤维壳体相连接。

上述复合材料板簧式起落架中，若干个第一小衬套沿所述连续纤维壳体的一端的中线开设的大圆孔的圆周均匀分布。

上述复合材料板簧式起落架中，若干个第二小衬套沿所述连续纤维壳体的另一端的中线开设的大圆孔的圆周均匀分布。

上述复合材料板簧式起落架中，所述连续纤维壳体沿其长度方向的剖面形状为弓形。

上述复合材料板簧式起落架中，连续纤维壳体的最大挠度计算公式为：

其中，S为挠度，F为连续纤维壳体自由端加载载荷，L为连续纤维壳体长度，E为连续纤维壳体材料弹性模量，I为连续纤维壳体截面惯性矩。

根据本发明的另一方面，提供了一种复合材料板簧式起落架制作方法，所述方法包括如下步骤：将泡沫层填充于连续纤维壳体内部；将机身连接衬套设置于连续纤维壳体的中心位置，将机身连接衬套与机身相连接；将第一机轮连接衬套设置于连续纤维壳体的一端，将第一机轮连接衬套与机轮相连接；

将第二机轮连接衬套设置于连续纤维壳体的另一端，将第二机轮连接衬套与机轮相连接。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)本发明通过纤维壳体与泡沫层起到的效果为，由于泡沫层密度小于连续纤维壳体，在纤维壳体内侧的泡沫层在维持起落架外形的基础上，可以明显减轻产品重量；同时，纤维壳体内侧的泡沫层还可以提高起落架的机械性能。

(2)本发明通过连续纤维壳体沿其长度方向设置有若干个加强筋起到的效果为，加强筋可以显著提高起落架的机械性能，并且将连续纤维壳体内腔分为若干可填充泡沫层空腔，起到轻量化的效果。

(3)本发明通过衬套起到的效果为，由于复合材料对开孔较为敏感，开孔位置容易应力集中，导致机械性能的下降，通过对起落架上开孔安装衬套，可以对开孔进行保护，缓解应力集中，提高开孔的耐磨性，进而提高起落架的使用寿命。

(4)本发明通过使用高强碳纤维和环氧树脂起到的效果为，由高强碳纤维和环氧树脂制成的复合材料具有比强度大、比刚度大、阻尼特性好的优点，可以满足起落架高承载、高缓冲及轻量化要求。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1(a)是本发明实施例提供的复合材料板簧式起落架的一个示意图；

图1(b)是本发明实施例提供的复合材料板簧式起落架的另一个示意图；

图1(c)是本发明实施例提供的复合材料板簧式起落架的又一个示意图；

图2(a)是本发明实施例提供的复合材料板簧式起落架第一机轮连接衬套示意图；

图2(b)是本发明实施例提供的复合材料板簧式起落架第二机轮连接衬套示意图；

图3是本发明实施例提供的复合材料板簧式起落架中心位置的剖视图；

图4是本发明实施例提供的复合材料板簧式起落架第一机轮连接衬套位置小衬套的剖视图；

图5是本发明实施例提供的复合材料板簧式起落架第一机轮连接衬套位置大衬套的剖视图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

装置实施例

图1是本发明实施例提供的复合材料板簧式起落架的示意图，如图1所示，该复合材料板簧式起落架包括：连续纤维壳体1、泡沫层2、机身连接衬套3、第一机轮连接衬套和第二机轮连接衬套；其中，泡沫层2填充于连续纤维壳体1内部；机身连接衬套3设置于连续纤维壳体1的中心位置，机身连接衬套3与机身相连接；第一机轮连接衬套设置于连续纤维壳体1的一端，第一机轮连接衬套与机轮相连接；第二机轮连接衬套设置于连续纤维壳体1的另一端，第二机轮连接衬套与机轮相连接。连续纤维壳体1沿其长度方向的剖面形状为弓形，这种形状的设置使得能够更好的连接机身和机轮。

图2(a)是本发明实施例提供的复合材料板簧式起落架第一机轮连接衬套示意图，如图2(a)所示，第一机轮连接衬套包括第一大衬套41和若干个第一小衬套42，其中，连续纤维壳体1的一端的中线开设有大圆孔，第一大衬套41穿设于大圆孔内；沿着大圆孔的圆周开设有与第一小衬套42数量对应的小圆孔，每个第一小衬套42穿设于相对应的小圆孔内。第一大衬套41和若干个第一小衬套42，分别用于与机轮的转轴和紧固件进行连接。

图2(b)是本发明实施例提供的复合材料板簧式起落架第二机轮连接衬套示意图；如图2(b)所示，第二机轮连接衬套包括第二大衬套51和若干个第二小衬套52，其中，连续纤维壳体1的另一端的中线开设有大圆孔，第二大衬套51穿设于大圆孔内；沿着大圆孔的圆周开设有与第二小衬套52数量对应的小圆孔，每个第二小衬套52穿设于相对应的小圆孔内。第二大衬套51和若干个第二小衬套52，分别用于与机轮的转轴和紧固件进行连接。

图3为复合材料板簧式起落架中心位置的剖视图，如图3所示，该复合材料板簧式起落架内部由连续纤维壳体1、泡沫层2和加强筋11组成；

泡沫层2填充于所述连续纤维壳体1内部，用于提高复合材料板簧式起落架的机械性能，并进行减重.

加强筋11连接连续纤维壳体1的上壁和下壁，用于提高复合材料板簧式起落架的机械性能。板簧式起落架的机械性能主要表现为其挠度的数值，一定加载载荷下挠度越小，则机械性能越好，分析复合材料板簧式起落架受力模式，可以简化视其为机身端固定的悬臂梁结构，根据结构力学，悬臂梁最大挠度计算公式为：

其中，S为挠度，F为连续纤维壳体自由端加载载荷，L为连续纤维壳体长度，E为连续纤维壳体材料弹性模量，I为连续纤维壳体截面惯性矩。

在复合材料板簧式起落架截面尺寸、长度、材料、加载载荷确定的前提下，F、L、E均是定值，且L对挠度S的影响为3倍指数，只能通过调节复合材料板簧式起落架截面惯性矩I实现挠度控制，而对于截面尺寸一定的结构，沿长度方向设置加强筋11可以使截面惯性矩最大。

设置机身连接衬套3，机身连接衬套3设置于连续纤维壳体1中心位置，用于提高复合材料板簧式起落架与机身连接接口的耐磨性，提高使用寿命.

起落架下方设置弧形垫片6，弧形垫片6的弧形面通过与连续纤维壳体1相连接，用于提供设备安装平面。

图4和图5为复合材料板簧式起落架第一机轮连接衬套大衬套41和小衬套42剖视图，如图4和图5所示，连续纤维壳体1的一端的中线开设有大圆孔，大衬套41穿设于大圆孔内，沿着大圆孔的圆周开设有与小衬套42数量对应的小圆孔，每个小衬套42穿设于相对应的小圆孔内，大衬套41用于提高复合材料板簧式起落架内机轮转轴连接接口的使用寿命，小衬套42用于提高复合材料板簧式起落架内紧固件连接接口的使用寿命

复合材料板簧式起落架所述连续纤维壳体1的材料为高强碳纤维和环氧树脂复合材料，由高强碳纤维和环氧树脂复合材料制成的复合材料具有比强度大、比刚度大、阻尼特性好的优点，可以满足复合材料板簧式起落架高承载、高缓冲及轻量化要求。

本实施例通过纤维壳体与泡沫层起到的效果为，由于泡沫层密度小于连续纤维壳体，在纤维壳体内侧的泡沫层在维持起落架外形的基础上，可以明显减轻产品重量；同时，纤维壳体内侧的泡沫层还可以提高起落架的机械性能；本实施例通过连续纤维壳体沿其长度方向设置有若干个加强筋起到的效果为，加强筋可以显著提高起落架的机械性能，并且将连续纤维壳体内腔分为若干可填充泡沫层空腔，起到轻量化的效果；本实施例通过衬套起到的效果为，由于复合材料对开孔较为敏感，开孔位置容易应力集中，导致机械性能的下降，通过对起落架上开孔安装衬套，可以对开孔进行保护，缓解应力集中，提高开孔的耐磨性，进而提高起落架的使用寿命；本实施例通过使用高强碳纤维和环氧树脂起到的效果为，由高强碳纤维和环氧树脂制成的复合材料具有比强度大、比刚度大、阻尼特性好的优点，可以满足起落架高承载、高缓冲及轻量化要求。

方法实施例

本实施例还提供了一种复合材料板簧式起落架制作方法，该方法包括如下步骤：

将泡沫层2填充于连续纤维壳体1内部；

将机身连接衬套3设置于连续纤维壳体1的中心位置，将机身连接衬套3与机身相连接；

将第一机轮连接衬套设置于连续纤维壳体1的一端，将第一机轮连接衬套与机轮相连接；

将第二机轮连接衬套设置于连续纤维壳体1的另一端，将第二机轮连接衬套与机轮相连接。

本实施例通过纤维壳体与泡沫层起到的效果为，由于泡沫层密度小于连续纤维壳体，在纤维壳体内侧的泡沫层在维持起落架外形的基础上，可以明显减轻产品重量；同时，纤维壳体内侧的泡沫层还可以提高起落架的机械性能。

本发明未详细说明部分属本领域技术人员公知常识。

Claims (8)

1.一种复合材料板簧式起落架，其特征在于包括：连续纤维壳体(1)、泡沫层(2)、机身连接衬套(3)、第一机轮连接衬套和第二机轮连接衬套；其中，

所述泡沫层(2)填充于所述连续纤维壳体(1)内部；

所述机身连接衬套(3)设置于所述连续纤维壳体(1)的中心位置，所述机身连接衬套(3)与机身相连接；

所述第一机轮连接衬套设置于所述连续纤维壳体(1)的一端，所述第一机轮连接衬套与机轮相连接；

所述第二机轮连接衬套设置于所述连续纤维壳体(1)的另一端，所述第二机轮连接衬套与机轮相连接；

所述第一机轮连接衬套包括第一大衬套(41)和若干个第一小衬套(42)，其中，

所述连续纤维壳体(1)的一端的中线开设有大圆孔，所述第一大衬套(41)穿设于所述大圆孔内；

沿着大圆孔的圆周开设有与第一小衬套(42)数量对应的小圆孔，每个第一小衬套(42)穿设于相对应的小圆孔内；

连续纤维壳体(1)的最大挠度计算公式为：

其中，S为挠度，F为连续纤维壳体自由端加载载荷，L为连续纤维壳体长度，E为连续纤维壳体材料弹性模量，I为连续纤维壳体截面惯性矩。

2.根据权利要求1所述的复合材料板簧式起落架，其特征在于，所述连续纤维壳体(1)沿其长度方向设置有若干个加强筋(11)，每个加强筋(11)连接所述连续纤维壳体(1)的上壁和下壁。

3.根据权利要求1所述的复合材料板簧式起落架，其特征在于，所述连续纤维壳体(1)的材料为高强碳纤维和环氧树脂复合材料。

4.根据权利要求1所述的复合材料板簧式起落架，其特征在于，所述第二机轮连接衬套包括第二大衬套(51)和若干个第二小衬套(52)，其中，

所述连续纤维壳体(1)的另一端的中线开设有大圆孔，所述第二大衬套(51)穿设于所述大圆孔内；

沿着大圆孔的圆周开设有与第二小衬套(52)数量对应的小圆孔，每个第二小衬套(52)穿设于相对应的小圆孔内。

5.根据权利要求1所述的复合材料板簧式起落架，其特征在于还包括：弧形垫片(6)，其中，所述弧形垫片(6)的弧形面与连续纤维壳体(1)相连接。

6.根据权利要求1所述的复合材料板簧式起落架，其特征在于，若干个第一小衬套(42)沿所述连续纤维壳体(1)的一端的中线开设的大圆孔的圆周均匀分布。

7.根据权利要求4所述的复合材料板簧式起落架，其特征在于，若干个第二小衬套(52)沿所述连续纤维壳体(1)的另一端的中线开设的大圆孔的圆周均匀分布。

8.一种复合材料板簧式起落架制作方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

将泡沫层(2)填充于连续纤维壳体(1)内部；

将机身连接衬套(3)设置于连续纤维壳体(1)的中心位置，将机身连接衬套(3)与机身相连接；

将第一机轮连接衬套设置于连续纤维壳体(1)的一端，将第一机轮连接衬套与机轮相连接；

将第二机轮连接衬套设置于连续纤维壳体(1)的另一端，将第二机轮连接衬套与机轮相连接；其中，

所述第一机轮连接衬套包括第一大衬套(41)和若干个第一小衬套(42)，其中，

所述连续纤维壳体(1)的一端的中线开设有大圆孔，所述第一大衬套(41)穿设于所述大圆孔内；

沿着大圆孔的圆周开设有与第一小衬套(42)数量对应的小圆孔，每个第一小衬套(42)穿设于相对应的小圆孔内；

连续纤维壳体(1)的最大挠度计算公式为：

其中，S为挠度，F为连续纤维壳体自由端加载载荷，L为连续纤维壳体长度，E为连续纤维壳体材料弹性模量，I为连续纤维壳体截面惯性矩。

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