CN108502147B - 一种自馈能充气滑橇式刹车制动装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自馈能充气滑橇式刹车制动装置及方法，刹车制动装置包含机轮、轮轴、第一轴承、传动机构组件、增压机构组件、气压作动组件、滑橇和刹车控制器。传动机构组件将轮胎的转动转换为增压机构中增压活塞的往复运动，将气体通过管道导入气压作动缸，推动作动活塞向下运动，产生刹车压力，使滑橇与地面摩擦，将飞行器前进的动能以热能的形式耗散掉，从而使飞行器减速。本发明体积小、重量轻，可以应用在对起落架刹车制动装置尺寸和重量有严格限制要求的高超声速飞行器上，且采用自馈能式制动方法，不需借助额外的液压系统，减小了飞行器重量，避免了液压管路可能出现的问题，提高了飞行器刹车的可靠性与安全性。

Description

一种自馈能充气滑橇式刹车制动装置及方法

技术领域

本发明涉及飞行器刹车制动技术领域，尤其涉及一种自馈能充气滑橇式刹车制动装置及方法。

背景技术

高超声速飞行器是能在进行高超声速飞行的飞行器，具有快速响应、超强突防、灵活机动等特点，是一种兼备战略威慑和实战应用能力的新概念武器。这种飞行器主要用于执行兵力投送，特定区域侦查与监视，实施地面打击与防御，提供信息支援、攻击武器和战略投送平台等任务，具有极高的军事价值。

这类飞行器有一些突出的总体设计与起降系统的设计矛盾难以协调。一方面，高超声速飞行器的气动外形主要是乘波体构型和翼身融合体构型，这类气动外形典型特征是机身机翼薄，内部空间小，不利于起落架的收放布置；而高超声速飞行器所需的燃料和动力装置占去机体大部分空间，也影响了起落架的布置。在前期一些高超声速飞行器的探索研究中，不得不牺牲气动性能总体设计指标以满足起落装置的收藏空间，大大削弱了飞行器的总体性能和作战使用效能。另一方面，高超声速飞行器着陆时采用高进场速度，这将导致较高的着陆载荷，同时轮胎临界转速的限制增大了飞机机轮尺寸，刹车系统及其辅助系统为吸收更多的水平动能而增加重量和空间需求。

传统起落装置采用液压控制刹车盘制动，但为了达到期望的刹车制动效果，刹车盘的体积往往相对较大，而不能收起在飞行器机体中。为了降低起落装置对于收放空间和结构重量的设计限制，美国的X-15A采用滑橇式着陆，通过滑橇与地面的摩擦进行减速制动。这类起落装置所占结构空间小，耐超高温环境和超高的着陆水平速度，且具有较轻的结构重量。但是滑橇式着陆装置并不适用于需要滑跑起飞的飞行器。另一方面，采用液压控制系统的飞行器由机载集中泵源提供能量且采用余度设计，管路庞大复杂，相应的重量不可避免，有可能产生管路泄露等问题影响飞行器安全性与可靠性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对对起落架尺寸有严格限制的超高声速飞行器，提出一种自馈能充气滑橇式刹车装置，有效减小飞行器起降系统的尺寸及重量并实现飞行器的刹车制动。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种自馈能充气滑橇式刹车制动装置，包含机轮、轮轴、第一轴承、传动机构组件、增压机构组件、气压作动组件、滑橇和刹车控制器；

所述轮轴通过所述第一轴承和所述机轮连接；

所述传动机构组件包含传动机构支架、主动齿轮、从动齿轮、第二轴承和曲柄；

所述主动齿轮设置在所述机轮的内壁上，通过联轴器和所述机轮同轴固连；

所述传动机构支架固定在所述轮轴上，其上设有用于安装所述从动齿轮的通孔；

所述从动齿轮通过所述第二轴承和所述传动机构支架相连，其中，从动齿轮的转轴和第二轴承的内圈固定相连，传动机构支架的通孔和第二轴承的外圈固定相连；

所述从动齿轮和所述主动齿轮啮合；

所述曲柄的一端和所述从动齿轮的转轴固定相连；

所述增压机构组件包含增压机构支架、增压缸、增压活塞和连杆；

所述连杆一端和所述增压活塞的活塞杆铰接，另一端和所述曲柄的另一端铰接；

所述增压缸通过所述增压机构支架固定在所述轮轴上，且增压缸上设有出气口和进气口，其中，增压缸出气口中设有用于出气的单向阀，增压缸进气口中设有用于进气的单向阀；

所述增压活塞和所述增压缸相配合、能够在连杆的作用下作往复运动；

所述气压作动组件包含气压作动支架、作动缸、作动活塞和气压传感器；

所述作动缸通过所述气压作动支架固定在所述轮轴上，且作动缸上设有出气口和进气口，其中，作动缸出气口中设有可控泄压阀，作动缸进气口中设有用于进气的单向阀；

所述作动缸进气口通过管道和所述增压缸出气口相连；

所述可控泄压阀和所述刹车控制器电气相连，用于根据刹车控制器的命令开启或关闭；

所述气压传感器设置在所述作动缸上，其探头伸入作动缸中，用于感应作动缸内的气压，并将其传递给所述刹车控制器；

所述作动活塞和所述作动缸相配合，且所述作动活塞的活塞杆伸出所述作动缸和所述滑橇的上表面固连；

所述滑橇用于和地面摩擦，将飞行器前进的动能以热能的形式耗散掉，从而使飞行器减速；

所述刹车控制器用于根据所述气压传感器感应到的气压控制所述可控泄压阀工作。

作为本发明一种自馈能充气滑橇式刹车制动装置进一步的优化方案，所述气压作动组件还包含两根弹簧，所述两根弹簧均一端和所述气压作动支架固连，另一端和所述滑橇固连，用于防止滑橇和作动活塞由于自身重力向地面滑动。

作为本发明一种自馈能充气滑橇式刹车制动装置进一步的优化方案，所述滑橇的上表面设有隔热层。

作为本发明一种自馈能充气滑橇式刹车制动装置进一步的优化方案，所述作动活塞和作动缸之间设有第一密封垫圈，所述增压活塞和增压缸之间设有第二密封垫圈。

本发明还公开了一种基于该自馈能充气滑橇式刹车制动装置的制动方法，包括以下过程：

飞行器着陆后，机轮带动主动齿轮转动，从动齿轮在主动齿轮的作用下带动曲柄转动，曲柄带动连杆进而带动增压活塞往复运动，增压缸通过增压缸进气口中的单向阀进气，并从增压缸出气口通过管道不断将气体由作动缸进气口打入作动缸，作动缸中的气体推动作动活塞向下运动，作动活塞的活塞杆将滑橇压紧地面，使得滑橇与地面接触摩擦，将飞行器前进的动能以热能的形式耗散掉，从而使飞行器减速；

气压传感器不断将作动缸中的气压反馈给刹车控制器，刹车控制器根据接收到的气压控制所述可控泄压阀工作，使得飞行器的减速稳定可控。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

1. 本发明依靠滑橇与地面的摩擦产生所需要的刹车力，不再需要笨重的作动筒及刹车盘组件，减小了起落架机轮由于刹车装置所附加重量。

2. 本发明能够减小由于传统刹车装置所带来的额外机轮体积，使机轮大小不受刹车装置的限制，缩小体积的同时保留了飞行器滑跑起飞的功能。

3. 本发明提供可控刹车压力，轮橇一体式的设计使本刹车装置在雪地、泥地等各种复杂路况下着陆并刹车制动，大大减小了飞行器对着陆路况的要求。

4. 本发明为自馈能式刹车装置，利用轮胎的转动提供滑橇对地面的压力，将飞行器前进的动能以热能的形式耗散掉。无需借助飞机的液压系统，避免了液压管路可能出现的问题，提高了飞行器刹车的可靠性与安全性。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明中传动机构组件的结构示意图；

图3是本发明中增压机构组件的结构示意图；

图4是本发明中增压机构组件主要部分的透视图；

图5是本发明中气压作动组件的结构示意图；

图6是本发明中气压作动组件主要部分的透视图；

图7是本发明中传动机构支架、增压机构支架、气压作动支架和轮轴相配合的结构示意图。

图中，1-机轮，2-主动齿轮，3-联轴器，4-传动机构支架，5-气压作动支架，6-轮轴，7-作动缸，8-活塞杆，9-隔热层，10-滑橇，11-增压缸，12-管道，13-增压缸进气口，14-增压机构支架，15-弹簧，16-气压传感器，17-可控泄压阀，18-作动缸进气口，19-作动活塞，20-第一密封垫圈，21-刹车控制器，22-增压缸出气口，23-增压缸出气口中用于出气的单向阀，24-第二密封垫圈，25-连杆，26-进气单向阀，27-增压活塞，28-从动齿轮，29-曲柄。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

本发明可以以许多不同的形式实现，而不应当认为限于这里所述的实施例。相反，提供这些实施例以便使本公开透彻且完整，并且将向本领域技术人员充分表达本发明的范围。在附图中，为了清楚起见放大了组件。

如图1所示，本发明公开了一种自馈能充气滑橇式刹车制动装置，包含机轮、轮轴、第一轴承、传动机构组件、增压机构组件、气压作动组件、滑橇和刹车控制器。

轮轴通过第一轴承和机轮连接。

如图2所示，传动机构组件包含传动机构支架、主动齿轮、从动齿轮、第二轴承和曲柄；主动齿轮设置在机轮的内壁上，通过联轴器和机轮同轴固连；传动机构支架固定在轮轴上，其上设有用于安装从动齿轮的通孔；从动齿轮通过第二轴承和传动机构支架相连，其中，从动齿轮的转轴和第二轴承的内圈固定相连，传动机构支架的通孔和第二轴承的外圈固定相连；从动齿轮和主动齿轮啮合；曲柄的一端和从动齿轮的转轴固定相连。

如图3、图4所示，增压机构组件包含增压机构支架、增压缸、增压活塞和连杆；连杆一端和增压活塞的活塞杆铰接，另一端和曲柄的另一端铰接；增压缸通过增压机构支架固定在轮轴上，且增压缸上设有出气口和进气口，其中，增压缸出气口中设有用于出气的单向阀，增压缸进气口中设有用于进气的单向阀；增压活塞和增压缸相配合、能够在连杆的作用下作往复运动。

如图4、图5所示，气压作动组件包含气压作动支架、作动缸、作动活塞和气压传感器；作动缸通过气压作动支架固定在轮轴上，且作动缸上设有出气口和进气口，其中，作动缸出气口中设有可控泄压阀，作动缸进气口中设有用于进气的单向阀；作动缸进气口通过管道和增压缸出气口相连；可控泄压阀和刹车控制器电气相连，用于根据刹车控制器的命令开启或关闭；气压传感器设置在作动缸上，其探头伸入作动缸中，用于感应作动缸内的气压，并将其传递给刹车控制器；作动活塞和作动缸相配合，且作动活塞的活塞杆伸出作动缸和滑橇的上表面固连。

滑橇用于和地面摩擦，将飞行器前进的动能以热能的形式耗散掉，从而使飞行器减速；刹车控制器用于根据气压传感器感应到的气压控制可控泄压阀工作。

图7是本发明中传动机构支架、增压机构支架、气压作动支架和轮轴相配合的结构示意图。

气压作动组件还能够进一步包含两根弹簧，两根弹簧均一端和气压作动支架固连，另一端和滑橇固连，用于防止滑橇和作动活塞由于自身重力地面滑动。

滑橇的上表面设有隔热层，防止热量传递到作动活塞的活塞杆上。

作动活塞和作动缸之间设有第一密封垫圈，增压活塞和增压缸之间设有第二密封垫圈。

本发明还公开了一种基于该自馈能充气滑橇式刹车制动装置的制动方法，包括以下过程：

飞行器着陆后，机轮带动主动齿轮转动，从动齿轮在主动齿轮的作用下带动曲柄转动，曲柄带动连杆进而带动增压活塞往复运动，增压缸通过增压缸进气口中的单向阀进气，并从增压缸出气口通过管道不断将气体由作动缸进气口打入作动缸，作动缸中的气体推动作动活塞向下运动，作动活塞的活塞杆将滑橇压紧地面，使得滑橇与地面接触摩擦，将飞行器前进的动能以热能的形式耗散掉，从而使飞行器减速；

气压传感器不断将作动缸中的气压反馈给刹车控制器，刹车控制器根据接收到的气压控制可控泄压阀工作，使得飞行器的减速稳定可控。

本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种自馈能充气滑橇式刹车制动装置，其特征在于，包含机轮、轮轴、第一轴承、传动机构组件、增压机构组件、气压作动组件、滑橇和刹车控制器；

所述轮轴通过所述第一轴承和所述机轮连接；

所述传动机构组件包含传动机构支架、主动齿轮、从动齿轮、第二轴承和曲柄；

所述主动齿轮设置在所述机轮的内壁上，通过联轴器和所述机轮同轴固连；

所述传动机构支架固定在所述轮轴上，其上设有用于安装所述从动齿轮的通孔；

所述从动齿轮通过所述第二轴承和所述传动机构支架相连，其中，从动齿轮的转轴和第二轴承的内圈固定相连，传动机构支架的通孔和第二轴承的外圈固定相连；

所述从动齿轮和所述主动齿轮啮合；

所述曲柄的一端和所述从动齿轮的转轴固定相连；

所述增压机构组件包含增压机构支架、增压缸、增压活塞和连杆；

所述连杆一端和所述增压活塞的活塞杆铰接，另一端和所述曲柄的另一端铰接；

所述增压缸通过所述增压机构支架固定在所述轮轴上，且增压缸上设有出气口和进气口，其中，增压缸出气口中设有用于出气的单向阀，增压缸进气口中设有用于进气的单向阀；

所述增压活塞和所述增压缸相配合、能够在连杆的作用下作往复运动；

所述气压作动组件包含气压作动支架、作动缸、作动活塞和气压传感器；

所述作动缸通过所述气压作动支架固定在所述轮轴上，且作动缸上设有出气口和进气口，其中，作动缸出气口中设有可控泄压阀，作动缸进气口中设有用于进气的单向阀；

所述作动缸进气口通过管道和所述增压缸出气口相连；

所述可控泄压阀和所述刹车控制器电气相连，用于根据刹车控制器的命令开启或关闭；

所述气压传感器设置在所述作动缸上，其探头伸入作动缸中，用于感应作动缸内的气压，并将其传递给所述刹车控制器；

所述作动活塞和所述作动缸相配合，且所述作动活塞的活塞杆伸出所述作动缸和所述滑橇的上表面固连；

所述滑橇用于和地面摩擦，将飞行器前进的动能以热能的形式耗散掉，从而使飞行器减速；

所述刹车控制器用于根据所述气压传感器感应到的气压控制所述可控泄压阀工作。

2.根据权利要求1所述的自馈能充气滑橇式刹车制动装置，其特征在于，所述气压作动组件还包含两根弹簧，所述两根弹簧均一端和所述气压作动支架固连，另一端和所述滑橇固连，用于防止滑橇和作动活塞由于自身重力向地面滑动。

3.根据权利要求1所述的自馈能充气滑橇式刹车制动装置，其特征在于，所述滑橇的上表面设有隔热层。

4.根据权利要求1所述的自馈能充气滑橇式刹车制动装置，其特征在于，所述作动活塞和作动缸之间设有第一密封垫圈，所述增压活塞和增压缸之间设有第二密封垫圈。

5.根据权利要求1所述的自馈能充气滑橇式刹车制动装置的制动方法，其特征在于，包括以下过程：

飞行器着陆后，机轮带动主动齿轮转动，从动齿轮在主动齿轮的作用下带动曲柄转动，曲柄带动连杆进而带动增压活塞往复运动，增压缸通过增压缸进气口中的单向阀进气，并从增压缸出气口通过管道不断将气体由作动缸进气口打入作动缸，作动缸中的气体推动作动活塞向下运动，作动活塞的活塞杆将滑橇压紧地面，使得滑橇与地面接触摩擦，将飞行器前进的动能以热能的形式耗散掉，从而使飞行器减速；

气压传感器不断将作动缸中的气压反馈给刹车控制器，刹车控制器根据接收到的气压控制所述可控泄压阀工作，使得飞行器的减速稳定可控。

Images