CN109580120B - 一种飞机起落架缓冲器的监控方法 - Google Patents

Abstract

本申请属于飞机领域，特别涉及一种飞机起落架缓冲器的监控方法，包括：步骤1、通过设置在缓冲器气腔的充气活门上的压力传感器及缓冲器气腔内部预定位置处的油液面高度传感器，测量缓冲器气腔的压力和油液面高度，并转换为电信号传输给数据采集器；步骤2、数据采集器采集电信号后传送飞控计算机和地勤维护计算机进行计算处理，得到缓冲器压缩量和油液量；步骤3、根据缓冲器的油液量、气腔的压力以及压缩量判断缓冲器状态；步骤4、飞机和地面控制系统根据缓冲器状态进行相应的处理。该方法能在飞机起飞和着陆前判断起落架缓冲器性能参数时正常保证飞机的安全，在起落架发生压力故障时方便定位故障原因。

Description

一种飞机起落架缓冲器的监控方法

技术领域

本申请属于飞机领域，特别涉及一种飞机起落架缓冲器的监控方法。

背景技术

缓冲器是所有现代起落架必备的通用部件，其正常工作对飞机的起飞和降落安全性至关重要。大多数现代飞机都使用油-气式缓冲器，工作原理是通过油液流动消耗能量，气体压缩储存能量，响油气式缓冲器性能的主要参数就是：油液量和气体压力。

传统的确定起落架缓冲器参数正常的地面维护工作有起飞前压缩量检查，和定期的充气检查：

“机务准备”检查起落架缓冲器的要求为：“……在无外挂、满油的情况下，停机压缩量不应超过某数值。……”；

“定期检修工作”中起落架缓冲器的检查要求为：“24个月的工作：检查起落架支柱的充氮压力和加油量，……”。

可见传统的通过起飞前停机压缩量的限制确定缓冲器性能参数是否正常的方法较模糊。为了飞机的保证正常使用，这个停机压缩量通常数值较大，使用过程中曾经出现缓冲器压力降低通过这个传统方法判断为正常的现象。而定期检修工作一般两年进行一次，如果中间起落架缓冲器出现一定的压力降低都无法发现，存在隐患。

特别是对于舰载飞机，其在限制长度的甲板上起飞和降落，起落架缓冲器的正常工作对飞机起降安全性尤其重要。为了保证飞机的正常起飞需要增加定期检查的频率。如果通过地勤人员频繁测量起落架压力，每次测量都会有损耗，测压就得补充充气，而且相关接头处频繁使用会加快密封圈磨损，增加泄漏风险。并且如果几个架次就检查起落架充气压力与以往型号两年才检查一次压力相比，地勤人员工作量大大增加。

而且对于特殊的两级气塞式缓冲器，缓冲器静压曲线有一段等压缩量变载荷的的竖直段EH，见附图2。飞机在不同停机装载情况下，缓冲器压缩量不变，这种缓冲器有很多优点，但是无法使用传统飞行前检查停机压缩量的方法确定缓冲器是否存在泄漏。

因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。

发明内容

本申请的目的是提供一种飞机起落架缓冲器的监控方法，以解决上述问题，

本申请的技术方案是：

一种飞机起落架缓冲器的监控方法，包括以下步骤：

步骤1、通过设置在缓冲器气腔的充气活门上的压力传感器及所述缓冲器气腔内部预定位置处的油液面高度传感器，测量所述缓冲器气腔的压力和油液面高度，并转换为电信号传输给数据采集器；

步骤2、数据采集器采集所述电信号后传送飞控计算机和地勤维护计算机进行计算处理，得到缓冲器压缩量和油液量；

步骤3、根据所述缓冲器的油液量、气腔的压力以及压缩量判断缓冲器状态；

步骤4、飞机和地面控制系统根据所述缓冲器状态进行相应的处理。

根据本申请的至少一个实施方式，步骤3中的缓冲器状态包括：

漏油，气压正常；油液正常，漏气；漏气，漏油；油液正常，气压正常；缓冲器过载。

根据本申请的至少一个实施方式，所述缓冲器为两级气塞式缓冲器，所述两级气塞式缓冲器包括：高压腔和低压腔。

根据本申请的至少一个实施方式，所述缓冲器高压腔和低压腔的充气活门上分别设置压力传感器。

根据本申请的至少一个实施方式，所述缓冲器状态还包括：

高压腔和低压腔串气。

根据本申请的至少一个实施方式，所述缓冲器为两级气塞式缓冲器时，所述缓冲器的状态判断逻辑为：

漏油同时气压正常/油液正常同时漏气/漏气同时漏油则低压腔的压力降低；油液正常同时气压正常则低压腔的压力正常；高压腔和低压腔串气则高压腔的压力降低；缓冲器过载则压缩量超过标准值。

根据本申请的至少一个实施方式，所述两级气塞式缓冲器的压缩量S的计算公式为：

当P_H1＝P_H0、P_L1＞P_L0，压缩量计算公式如下：

P_L0V_L0 ^γ＝P_L1(V_L0-S·A_L)^γ

当P_H1＞P_H0，压缩量计算公式如下：

P_H0V_H0 ^γ＝P_H1[V_H0-(S-S_EH)·A_H]^γ

其中：当P_H1＝P_H0、P_L1＞P_L0时，S_EH为S的最大值；γ为多变指数；A_L为低压腔的压缩面积，A_H高压腔的压缩面积；V_L0为低压腔的初始气腔体积、V_H0高压腔的初始气腔体积；P_L0为低压腔的初始气压、P_H0为高压腔的初始气压；P_L1为监控系统测量的低压腔的气压、P_H1为监控系统测量的高压腔的气压。

根据本申请的至少一个实施方式，还包括手持显示设备，用于实时显示缓冲器压缩量和油液量。

根据本申请的至少一个实施方式，所述飞控计算机和地勤维护计算机计算处理通过无线方式将数据传输给所述手持显示设备。

根据本申请的至少一个实施方式，所述飞机控制系统和地面控制系统的处理处理方式包括：

所述飞机控制系统通知飞行员缓冲器是否异常，所述地面控制系统自动通知地勤人员对异常进行检修或充油，并判断是否存在超载着陆，将超载着陆数据提供给设计人员。

本申请至少存在以下有益技术效果：

本申请提供的飞机起落架缓冲器的监控方法，能在飞机起飞和着陆前判断起落架缓冲器性能参数是正常保证飞机的安全，在起落架发生压力故障时方便定位故障原因，能够实现快捷的维护，同时还可以为飞机起落架使用状况提供数据支持。

附图说明

图1是本申请中的油气式缓冲器性能实时监控方法的方案框图；

图2是本申请中的两级气塞式缓冲器压缩量与载荷关系曲线；

图3是本申请中的油气缓冲器性能实时监控方法逻辑工作原理图；

图4是本申请中的气腔压力与缓冲器漏油、漏气的逻辑关系；

图5是本申请中的缓冲器出事参数说明示意图。

具体实施方式

为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施例进行详细说明。

下面结合附图1至图5对本申请做进一步详细说明。

本申请提供的一种飞机起落架缓冲器的监控方法，包括以下步骤：

步骤1、通过设置在缓冲器气腔的充气活门上的压力传感器及所述缓冲器气腔内部预定位置处的油液面高度传感器，测量所述缓冲器气腔的压力和油液面高度，并转换为电信号传输给数据采集器；

步骤2、数据采集器采集所述电信号后传送飞控计算机和地勤维护计算机进行计算处理，得到缓冲器压缩量和油液量；

步骤3、根据所述缓冲器的油液量、气腔的压力以及压缩量判断缓冲器状态；

步骤4、飞机和地面控制系统根据所述缓冲器状态进行相应的处理。

在该实施例中，本申请提供的飞机起落架缓冲器的监控方法的基本原理是：气体压力传感器以及液位传感器分别检测到的高、低压气体压力测量数据以及油液面高度测量数据通过数据采集器直接传输到数据管理软件，可实时的对缓冲器的气体压强以及油液高度进行检测，并可对缓冲器的状态进行逻辑判断并显示出来。

根据起落架系统在飞机上的使用情况将飞机使用过程划分为滑行起飞、着陆或着舰以及地面维护等三个阶段。如图3所示，在本实施例中，分阶段对油气缓冲器性能实时监控方法的原理进行分析：

飞机滑行起飞阶段，以两级气塞式缓冲器为例，结合缓冲器的结构原理，可知飞机在停机状态，高压腔没有压缩，所以气腔压力是初始充填值，停机状态气腔内的压缩量固定，即低压腔气腔体积固定，由初始填充氮气的压力和体积可知停机状态时低压腔的气体压强。在飞机停飞准备起飞时，只需要使用飞起压力传感器就可以测量缓冲器内的压力是否正常，进而判断油液是否存在泄漏，如图4所示，根据图4中的气腔压力与缓冲器漏油、漏气的逻辑关系进行判断。

飞机着陆或着舰阶段，在飞机在着陆前放下起落架后，压力传感器以及油液面高度传感器通过电信号输出，采用监控方法输出此时缓冲器的性能参数，通过如图4中的逻辑判断进行座舱指示，飞机的控制系统将给出起落架是否正常的显示，飞行员依规操作，进行着陆，若显示起落架不正常，将会给出提示，飞行员与地面联系，采取安全的着陆方式。可以理解的是：飞机着落与着舰采用的监控方法一致。

飞机地面维护阶段，地勤人员需要定期对起落架缓冲器进行充气和充油操作。传统的充气过程是将飞机支起，起落架全伸长，地勤人员将充氮设备与缓冲器充气活门连接，打开充氮开关，目视充氮设备上的压力表，当压力达到需要值时，关上充氮开关。由于是人工读数，会存在一定的误差，同时传统压力表的误差在0.1MPa；采用电子设备进行判断油液量和气体的压力，可减小人工读数的误差，实现地勤维护阶段的自动化与智能化。同时还可以进行记录到储存单元，作为设计人员的数据参考以及后期的检查。

在一些可选的实施方式中，所述缓冲器为两级气塞式缓冲器，所述两级气塞式缓冲器包括：高压腔和低压腔。

在一些可选的实施方式中，所述缓冲器的高压腔和低压腔的充气活门上分别设置压力传感器(又称气体压力传感器)。所述压力传感器会实时监控高压腔和低压强内的气体压强的变化，在缓冲器压缩和膨胀时，气体会按照多变规律压缩和膨胀，压强和体积的变化符合公式(3)：

其中，P₀—初始气体压强；V₀—初始气体体积；P₁—气体腔某一时刻压强；v₁—气体腔某一时刻体积；γ—多变指数。

如图4所示，缓冲器状态包括：

漏油，气压正常；油液正常，漏气；漏气，漏油；油液正常，气压正常；缓冲器过载。所述缓冲器状态还包括：高压腔和低压腔串气。

在上述实施例中，所述缓冲器为两级气塞式缓冲器时，所述缓冲器的状态判断逻辑为：

漏油同时气压正常/油液正常同时漏气/漏气同时漏油则低压腔的压力降低；油液正常同时气压正常则低压腔的压力正常；高压腔和低压腔串气则高压腔的压力降低；缓冲器过载则压缩量超过标准值。

在关于上述所有的实施例中，将压腔气体的体积和压力转化为缓冲器的压缩量S，所述两级气塞式缓冲器的压缩量S的计算公式为：

当P_H1＝P_H0、P_L1＞P_L0，压缩量计算公式如下：

P_L0V_L0 ^γ＝R_L1(V_L0-S·A_L)^γ

当P_H1＞P_H0，压缩量计算公式如下：

P_H0V_H0 ^γ＝P_H1[V_H0-(S-S_EH)·A_H]^γ

其中：当P_H1＝P_H0、P_L1＞P_L0时，S_EH为S的最大值；γ为多变指数；A_L为低压腔的压缩面积，A_H高压腔的压缩面积；V_L0为低压腔的初始气腔体积、V_H0高压腔的初始气腔体积；P_L0为低压腔的初始气压、P_H0为高压腔的初始气压；P_L1为监控系统测量的低压腔的气压、P_H1为监控系统测量的高压腔的气压。所述缓冲器的初始参数以及对应位置可见图5。

在一些可选的实施方式中，还包括手持显示设备，用于实时显示缓冲器压缩量和油液量。手持显示设备方便地勤维护人员对飞机的维护。

在一些可选的实施方式中，所述飞控计算机和地勤维护计算机计算处理通过无线方式将数据传输给所述手持显示设备。通过无线的方式使得在维护时更加方便，可以理解是，还可以通过线路连接的方式连接到所述手持显示设备。

在一些可选的实施方式中，所述飞机控制系统和地面控制系统的处理方式包括：

所述飞机控制系统通知飞行员缓冲器是否异常，所述地面控制系统自动通知地勤人员对异常进行检修或充油，并判断是否存在超载着陆，将超载着陆数据提供给设计人员。

在一些可选的实施方式中，所述飞机控制系统与所述地面控制系统同时对飞机的状态实时监测，保证了飞机地面控制系统对飞机在起飞或着陆前作出相应的处理。

本申请提供的飞机起落架缓冲器的监控方法，能在飞机起飞和着陆前判断起落架缓冲器性能参数是正常保证飞机的安全，在起落架发生压力故障时方便定位故障原因，能够实现快捷的维护，同时还可以为飞机起落架使用状况提供数据支持。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种飞机起落架缓冲器的监控方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、通过设置在缓冲器气腔的充气活门上的压力传感器及所述缓冲器气腔内部预定位置处的油液面高度传感器，测量所述缓冲器气腔的压力和油液面高度，并转换为电信号传输给数据采集器；

步骤2、数据采集器采集所述电信号后传送飞控计算机和地勤维护计算机进行计算处理，得到缓冲器压缩量和油液量；

步骤3、根据所述缓冲器的油液量、气腔的压力以及压缩量判断缓冲器状态；

步骤4、飞机控制系统和地面控制系统根据所述缓冲器状态进行相应的处理。

2.根据权利要求1所述的飞机起落架缓冲器的监控方法，其特征在于，步骤3中的缓冲器状态包括：

漏油，气压正常；油液正常，漏气；漏气，漏油；油液正常，气压正常；缓冲器过载。

3.根据权利要求1所述的飞机起落架缓冲器的监控方法，其特征在于，所述缓冲器为两级气塞式缓冲器，所述两级气塞式缓冲器包括：高压腔和低压腔。

4.根据权利要求3所述的飞机起落架缓冲器的监控方法，其特征在于，所述缓冲器高压腔和低压腔的充气活门上分别设置压力传感器。

5.根据权利要求3所述的飞机起落架缓冲器的监控方法，其特征在于，所述缓冲器状态还包括：

高压腔和低压腔串气。

6.根据权利要求3所述的飞机起落架缓冲器的监控方法，其特征在于，所述缓冲器为两级气塞式缓冲器时，所述缓冲器的状态判断逻辑为：

漏油同时气压正常/油液正常同时漏气/漏气同时漏油则低压腔的压力降低；油液正常同时气压正常则低压腔的压力正常；高压腔和低压腔串气则高压腔的压力降低；缓冲器过载则压缩量超过标准值。

7.根据权利要求3所述的飞机起落架缓冲器的监控方法，其特征在于，所述两级气塞式缓冲器的压缩量S的计算公式为：

当P_H1＝P_H0、P_L1＞P_L0，压缩量计算公式如下：

P_L0V_L0 ^γ＝P_L1(V_L0-S·A_L)^γ

当P_H1＞P_H0，压缩量计算公式如下：

P_HOV_HO ⁷＝P_H1[V_HO-(S-S_EH)·A_H]⁷

其中：当P_H1＝P_H0、P_L1＞P_L0时，S_EH为S的最大值；γ为多变指数；A_L为低压腔的压缩面积，A_H高压腔的压缩面积；V_L0为低压腔的初始气腔体积、V_H0高压腔的初始气腔体积；P_L0为低压腔的初始气压、P_H0为高压腔的初始气压；P_L1为监控系统测量的低压腔的气压、P_H1为监控系统测量的高压腔的气压。

8.根据权利要求1所述的飞机起落架缓冲器的监控方法，其特征在于，还包括手持显示设备，用于实时显示缓冲器压缩量和油液量。

9.根据权利要求8所述的飞机起落架缓冲器的监控方法，其特征在于，所述飞控计算机和地勤维护计算机计算处理通过无线方式将数据传输给所述手持显示设备。

10.根据权利要求1所述的飞机起落架缓冲器的监控方法，其特征在于，所述飞机控制系统和地面控制系统的处理方式包括：

所述飞机控制系统通知飞行员缓冲器是否异常，所述地面控制系统自动通知地勤人员对异常进行检修或充油，并判断是否存在超载着陆，将超载着陆数据提供给设计人员。

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