CN111645853A - 一种飞行器起落架 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种飞行器起落架。所述飞行器起落架包括收放作动筒、板簧、机轮和轮胎，所述收放作动筒驱动所述板簧收放，所述板簧的一端通过轮轴与所述机轮和轮胎连接，所述板簧的另一端设有用于铰接飞行器的连接轴，所述板簧的横截面自所述收放作动筒向所述轮轴逐渐减小。与相关技术相比，本发明所提供飞行器起落架的板簧为变截面复合材料，其变形特性好，可以明显减轻产品重量，降低产品制造成本，满足轻型飞机及无人机起落架着陆及地面滑行冲击及缓冲，以及轻质化及低成本的要求；所述飞行器起落架结构简单，制造工艺简单，材料的比强度大、比刚度大。

Description

一种飞行器起落架

技术领域

本发明涉及飞行器技术领域，尤其涉及一种飞行器起落架。

背景技术

在轻型飞机、无人机领域，一般采用金属材质为主的可收放油气缓冲式起落架和不可收放的板簧式起落架。如现有专利公告号CN108557057A公示的一种飞机主起落架，现有专利公告号CN105253288A公示的一种复合材料双座电动超轻型运动飞机。

可收放的油气缓冲式起落架缓冲效率高，但是结构复杂，比较重，制造成本高,维护成本高。尤其对于窄机身无人机而言，可收放的油气缓冲式起落架，其缓冲器对密封要求很高，容易卡滞。另外起落架外伸结构所占空间较大，对支撑强度和刚度要求较高，不利于起落架收放功能设计。

不可收放的金属材质板簧式起落架结构简单，便于维护，制造成本低，但缓冲效率比较低，重量较重。为了提高钢板簧式起落架缓冲效率，有时会在起落架结构中增加辅助油气缓冲器，致使结构变复杂，维护成本提高。

复合材料板簧在起落架领域也有应用，但多数为复合材料扁管型壳体，内部以泡沫层等轻质物填充，局部辅以加强筋加强。如现有专利公告号CN108146617A 公示的一种复合材料板簧式起落架及其制作方法。这类复合材料板簧结构比较复杂，制造成本较高，整体性能不容易得到保证。

发明内容

本发明的目的在于提供一种变截面、板簧式的飞行器起落架，减轻起落架结构重量，降低飞机着陆过载，改善起落架维护性，适于轻型飞机和无人机，特别是窄机身飞机使用。

本发明的技术方案是：一种飞行器起落架包括收放作动筒、板簧、机轮和轮胎，所述收放作动筒驱动所述板簧收放，所述板簧的一端通过轮轴与所述机轮和轮胎连接，所述板簧的另一端设有用于铰接飞行器的连接轴，所述板簧的横截面自所述收放作动筒向所述轮轴逐渐减小。

上述方案中，将可收放的板簧设计为变截面结构，减轻起落架结构重量，降低飞机着陆过载，改善起落架维护性。

上述横截面是指垂直于所述板簧的长度延伸方向的截面。

优选的，所述板簧的横截面逐渐减小包括板簧的宽度的逐渐减小和/或板簧的厚度的逐渐减小。

将板簧的宽度从上至下（自所述收放作动筒向所述轮轴方向）逐渐变窄，厚度也相应逐渐变薄，能够实现板簧结构的等强度和从上至下逐渐减小的刚度，能够承受飞机着陆及地面滑行冲击载荷，并通过变形满足飞机着陆及地面滑行缓冲性能要求。

优选的，所述板簧的横截面宽度沿所述纵向中心线对称。

使板簧结构呈一定规律变化，对其使用性能提高更具有帮助。

优选的，所述板簧采用高强碳纤维与树脂基材混合的复合材料制成，或者采用高强玻璃纤维与树脂基材混合的复合材料制成。

高强碳纤维是指含碳量在90%以上的高强度高模量纤维。耐高温居所有化纤之首。用腈纶和粘胶纤维做原料，经高温氧化碳化而成。是制造航天航空等高技术器材的优良材料。高强玻璃纤维是非常好的金属材料替代材料。

所述板簧采用上述复合材料，使其具有比强度大、比刚度大、阻尼特性好等优点，可以满足飞行器起落架高承载、高缓冲及轻量化要求。

优选的，所述树脂基材为中温环氧树脂。

环氧树脂是泛指分子中含有两个或两个以上环氧基团的高分子化合物。根据所需固化温度的不同，环氧树脂的固化可分为低温固化（室温以下）、室温固化（室温50℃）、中温固化（50～130℃）和高温固化（130℃以上），所述中温环氧树脂则指固化温度为50～130℃的环氧树脂。

将所述中温环氧树脂作为复合材料中的中间基材，不仅具有优良的粘接性能，还具有良好的韧性和挠性，可提高起落架使用性能。

优选的，所述轮胎的轴线与水平线之间的夹角为内扣角&，所述板簧处于自由状态时，所述内扣角&的设计值为2°~8°。

上述自由状态是指飞机起飞后的状态。

当飞机处于停机、滑跑状态时，一般会要求机轮的轮胎轴线与地面水平，以降低轮胎侧面磨损。因此，设计时除了考虑轮胎受到垂直向上的外力时，板簧结构的弹性变形外，还需设计为合适尺寸的内扣角，以确保延长轮胎使用寿命和确保起落架正常使用。

优选的，所述板簧与所述连接轴之间设有上接头，所述收放作动筒与所述上接头连接，所述上接头与所述板簧通过上螺栓组可拆卸连接。

优选的，所述板簧与轮轴之间设有下接头，所述下接头通过下螺栓组与所述板簧可拆卸连接。

通过所述上接头和下接头的可拆卸式结构，可将其作为标准结构，即使在不同型号中，也可以通过同样的上接头和下接头与不同的型号板簧连接，以提高通用性，简化工艺步骤，节约加工成本。另外，通过螺栓组连接，具有装配简单、连接强度高的优点，保证起落架满足整体强度和刚度要求。

在起落架着陆过程中，由于受到地面冲击载荷的作用，轮胎在侧向滑动过程中，与地面之间存在剧烈摩擦，轮胎内侧变形压缩较大。为改善轮胎的侧向刚度，结合板簧的变形量，所述轮胎的断面高H是断面宽W的0.5~1倍。

为了释放板簧临近轮轴端的累积静电，所述板簧的外表面设有接地导电带，所述接地导电带的两端临近所述连接轴和轮轴设置。

优选的，还包括用于将所述接地导电带固定的弹性卡箍，所述弹性卡箍的数量为多个，沿所述板簧的长度均布。通过所述弹性卡箍固定，结构紧凑，且不影响板簧动作。

与相关技术相比，本发明的有益效果为：由于主要承载及减震的板簧为变截面复合材料，其变形特性好，可以明显减轻产品重量，降低产品制造成本，满足轻型飞机及无人机起落架着陆及地面滑行冲击及缓冲，以及轻质化及低成本的要求；所述飞行器起落架结构简单，制造工艺简单，材料的比强度大、比刚度大。

附图说明

图1为本发明提供的飞行器起落架的结构示意图；

图2为本发明提供的飞行器起落架中的上接头、连接轴与上螺栓组的安装结构示意图；

图3为本发明提供的飞行器起落架中的下接头、轮轴与下螺栓组的安装结构示意图；

图4为本发明提供的飞行器起落架中的板簧的结构示意图；

图5为图4的左侧投影示意图；

图6为图4中的A-A剖面图；

图7为图4中的B-B剖面图；

图8为图4中的C-C剖面图；

图9为本发明提供的飞行器起落架中的板簧与轮胎在工作时的变形的结构示意图；

图10为本发明提供的飞行器起落架中的轮胎受地面冲击载荷变形的结构示意图；

图11为本发明提供的飞行器起落架中的轮胎的纵截面示意图。

附图中，1-连接轴、2-上接头、3-板簧、4-下接头、5-机轮、6-轮胎、7-弹性卡箍、8-接地导电带、9-收放作动筒、10-上螺栓组、11-轮轴、12-下螺栓组、H-纵向中心线。

具体实施方式

以下将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。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。为叙述方便，下文中如出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用。

如图1~3所示，本实施例提供的一种飞行器起落架包括连接轴1、上接头2、板簧3、下接头4、机轮5、轮胎6、弹性卡箍7、接地导电带8、收放作动筒9、上螺栓组10、轮轴11和下螺栓组12。

所述板簧3的一端通过上螺栓组10可拆卸连接所述上接头2，所述板簧3的另一端通过下螺栓组12可拆卸连接所述轮轴11。所述轮轴11用于连接所述机轮5和轮胎6。所述轮胎6套装于所述机轮5的外圆。

所述上接头2的上端设有与飞行器机身铰接的连接轴1，所述上接头2的下端与所述收放作动筒9连接。所述收放作动筒9远离上接头2的一端与飞行器机身相连。通过所述收放作动筒9动作，以实现板簧3和设于板簧3末端的机轮5和轮胎6沿所述连接轴1收、放摆动。

如图4~8所示，所述板簧3的横截面自所述收放作动筒9向所述轮轴11逐渐减小。该逐渐减小的横截面包括板簧3的宽度和板簧3的厚度。板簧3的截面如图6、7、8所示，宽度W1、W2、W3逐渐减小和厚度&1、&2、&3逐渐减小。板簧3的变截面结构设计能够实现板簧3的结构从上到下（自所述收放作动筒9向所述轮轴11）刚度逐渐减小，在强度上等强度。保证在飞机着陆及地面滑行过程中，起落架复合材料实体板簧能够承受飞机着陆及地面滑行冲击载荷，并通过变形满足飞机着陆及地面滑行缓冲性能要求。

所述板簧3的宽度的两端同时向板簧3的纵向中心线H缩减，且所述板簧3的横截面宽度沿所述纵向中心线H对称（如图5所示）。

所述板簧3采用高强碳纤维与树脂基材混合的复合材料制成，或者采用高强玻璃纤维与树脂基材混合的复合材料制成。所述树脂基体材料为中温环氧树脂。

充分考虑复合材料与金属材料热膨胀系数的差异性，采用上螺栓组10和下螺栓组12连接，具有装配简单、连接强度高的优点，保证起落架满足整体强度和刚度要求。所述上螺栓组10和下螺栓组12均有均布设置的多个螺栓组成，螺栓的排布与接头的外形匹配。

与金属的优良导电性相比，高强碳纤维导电性差，高强玻璃纤维没有导电性。所述飞行器起落架的下接头4与机轮5和轮胎6会累积静电。为了释放该累积静电，避免静电对飞机产生不利影响，需要在上下接头之间连接所述接地导电带8释放静电。结构设计上，所述板簧3的外表面设有接地导电带8，所述接地导电带8连接上接头2和下接头4之间。所述接地导电带8通过所述弹性卡箍7固定。所述弹性卡箍7的数量为多个，沿所述板簧3的长度均布。

如图9所示，当飞机处于停机、滑跑状态时，需要承受飞机自身重量和其他外力，一般要求轮胎6轴线与地面水平，以降低轮胎侧面磨损，延长轮胎6使用寿命。本发明提供的飞行器起落架，当轮胎6受到垂直向上的外力时，外伸的板簧3会产生较大的结构弹性变形，轮胎6会向上方和外侧移动。为了确保起落架正常使用，根据复合材料板簧的刚度要求，设计时需要考虑，在所述板簧3处于自由状态时，所述轮胎6的轴线与水平线之间的夹角为内扣角&，所述内扣角&的设计值为2°~8°。内扣角&的设计值是需要考虑板簧的变形量。内扣角&可通过下接头4保证其能达到设计值。

如图10所示，在起落架着陆过程中，由于受到地面冲击载荷，轮胎6在侧向滑动过程中，与地面之间存在剧烈摩擦，轮胎向内侧变形压缩较大。对于常规的轻型飞机轮胎来说，其极易造成损坏。如图11所示，通常轻型飞机轮胎H/W（断面高与断面宽之比）不小于1，本发明为改善轮胎的侧向刚度，优选H/W（断面高与断面宽之比）在0.5~1之间。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种飞行器起落架，包括收放作动筒（9）、板簧（3）、机轮（5）和轮胎（6），所述收放作动筒（9）驱动所述板簧（3）收放，所述板簧（3）的一端通过轮轴（11）与所述机轮（5）和轮胎（6）连接，所述板簧（3）的另一端设有用于铰接飞行器的连接轴（1），其特征在于，所述板簧（3）的横截面自所述收放作动筒（9）向所述轮轴（11）逐渐减小。

2.根据权利要求1所述的飞行器起落架，其特征在于，所述板簧（3）的横截面逐渐减小包括板簧（3）的宽度的逐渐减小和/或板簧（3）的厚度的逐渐减小。

3.根据权利要求2所述的飞行器起落架，其特征在于，所述板簧（3）的横截面宽度沿所述纵向中心线（H）对称。

4.根据权利要求1~3任一项所述的飞行器起落架，其特征在于，所述板簧（3）采用高强碳纤维与树脂基材混合的复合材料制成，或者采用高强玻璃纤维与树脂基材混合的复合材料制成。

5.根据权利要求1~3任一项所述的飞行器起落架，其特征在于，所述轮胎（6）的轴线与水平线之间的夹角为内扣角&，所述板簧（3）处于自由状态时，所述内扣角&的设计值为2°~8°。

6.根据权利要求1~3任一项所述的飞行器起落架，其特征在于，所述板簧（3）与所述连接轴（1）之间设有上接头（2），所述收放作动筒（9）与所述上接头（2）连接；所述上接头（2）与所述板簧（3）通过上螺栓组（10）可拆卸连接。

7.根据权利要求1~3任一项所述的飞行器起落架，其特征在于，所述板簧（3）与轮轴（11）之间设有下接头（4），所述下接头（4）通过下螺栓组（12）与所述板簧（3）可拆卸连接。

8.根据权利要求1~3任一项所述的飞行器起落架，其特征在于，所述轮胎（6）的断面高H是断面宽W的0.5~1倍。

9.根据权利要求1~3任一项所述的飞行器起落架，其特征在于，所述板簧（3）的外表面设有接地导电带（8），所述接地导电带（8）的两端临近所述连接轴（1）和轮轴（11）设置。

10.根据权利要求9所述的飞行器起落架，其特征在于，还包括用于将所述接地导电带（8）固定的弹性卡箍（7），所述弹性卡箍（7）的数量为多个，沿所述板簧（3）的长度均布。

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