CN111891340B - 一种基于四杆机构运作的起落架收放作动装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及起落架设计领域，尤其涉及一种基于四杆机构运作的起落架收放作动装置，包括收放作动筒、摇臂、摇臂撑杆、可折叠支撑臂、安装梁以及设置有转轴组件的减震支柱；安装梁与减震支柱通过转轴组件活动连接；摇臂连机端与机身活动连接，收放作动筒的两端分别与摇臂作动端和减震支柱活动连接，摇臂撑杆的两端分别与摇臂辅助动作点和转轴组件活动连接，可折叠支撑臂的两端分别与机身和减震支柱连接。本发明将传统的三角结构布置形式改为联动的三套四杆机构形式，利用四杆机构的特点，在起落架收起过程中，使连接作动装置的上端连接点绕机身的某一固定点转动，作动装置输出载荷的力臂保持不变小，同时作动装置的作动行程缩短。

Description

一种基于四杆机构运作的起落架收放作动装置

技术领域

本发明涉及起落架设计领域，尤其涉及一种基于四杆机构运作的起落架收放作动装置。

背景技术

飞机起飞以后，需要将起落架收起至特定位置，以此达到减少气动阻力提高飞机爬升率的目的，飞机起落架的收放作动装置一般采用液压作动筒或电动推杆来实现起落架的收放。常用的液压作动筒组成包括外筒、活塞、活塞杆、连接两端的接头以及内置锁结构等，作动装置的设计过程中涉及到作动筒两端接头距离、作动行程、以及最小死结构长度等参数的确定，进一步的，这些参数需要满足 的条件，即作动装置的死结构长度应当不小于最小死结构长度。

起落架处于收起状态时，作动装置输出载荷大部分用于实现起落架（尤其是支柱部分）克服自身重力引起的力矩；起落架处于放下状态时，支柱重心基本分布在收放转轴的重心垂线上；起落架收起过程中，支柱重心逐渐偏离过收放转轴的重心垂线，导致由起落架自身重力引起的、且需要克服的力矩增大。因此，由起落架自身重力引起的、且需要克服的力矩的大小，实际与收起角度是呈正相关，也就是说作动装置输出的力矩随收起角度增大而增大。系统收放率是设计起落架收放装置时，衡量作动装置布置合理性的一个指标，通常作动装置输出载荷幅度变化较小时，表明系统的收放效率较高。

传统的起落架收放装置，通常将作动装置的一端铰接在起落架支柱的外筒上，另一端安装在飞机机体上，起落架、作动装置和机身结构呈三角结构形式布置，但由于存在飞机装配空间紧凑、主承力框梁结构传力路径不允许打断等特点，传统的起落架收放装置存在以下缺陷：①作动装置作动行程较长，为保证作动装置的死结构长度满足要求，需要增加作动装置总长度，最终导致重量增加，体积增加，进一步增加了对收放空间的需求；②起落架收起状态作动装置输出载荷的力臂较小，不利于起落架处于收起状态时锁定；③收放作动装置输出载荷幅度变化较大，系统收放效率较低。

发明内容

本发明的目的是提出一种基于四杆机构运作的起落架收放作动装置，将传统的三角结构布置形式改为联动的三套四杆机构形式，利用四杆机构的特点，在起落架收起过程中，使连接作动装置的上端连接点绕机身的某一固定点转动，作动装置输出载荷的力臂保持不变小，同时作动装置的作动行程缩短。

需要说明的是，本技术方案中所提到的机身即为飞机机身结构，本技术方案中所提到的活动连接皆为铰接，具体通过以下技术方案实现：

一种基于四杆机构运作的起落架收放作动装置，包括收放作动筒、摇臂、摇臂撑杆、可折叠支撑臂、减震支柱以及用于设置减震支柱的安装梁；所述减震支柱即为带有减震器的承力支柱，常用承力支柱作为减震器的外筒，减震支柱的底端装配带有充气轮胎的机轮，在飞机着陆和滑行的过程中，减震支柱将撞击载荷传递给机身；所述安装梁直接与机身连接，为机身的一部分；所述减震支柱的顶部设置有转轴组件，所述安装梁与所述减震支柱通过转轴组件活动连接；所述摇臂包括连机端、作动端，以及处于连机端与作动端之间的辅助动作点；所述摇臂的连机端与机身活动连接；所述摇臂撑杆的一端与所述摇臂的辅助动作点活动连接，另一端与转轴组件活动连接；所述收放作动筒的一端与所述摇臂的作动端活动连接，另一端与所述减震支柱的腰部活动连接；所述可折叠支撑臂的一端与机身固定连接，另一端与所述减震支柱的腰部活动连接，且所述可折叠支撑臂在减震支柱上的连接点处于所述收放作动筒在减震支柱上的连接点下端的位置；所述减震支柱的腰部具体是指减震支柱的顶端与底端之间、往中间靠拢的部分，减震支柱的腰部具有一定范围，收放作动筒和可折叠支撑臂的具体连接位置可根据实际试验结构确定一个最佳位置。本发明在飞机起落架收放作动装置中增加了摇臂和摇臂撑杆两个重要结构，由此，机身、摇臂、摇臂撑杆以及转轴组件构成第一套四杆机构；机身、摇臂、转轴组件以及收放作动筒构成第二套四杆机构；摇臂、摇臂撑杆、转轴组件以及收放作动装置构成第三套四杆机构。综上所述，本发明中存在三套四杆机构，三套四杆机构的运动均位于同一平面内，相互之间可以通过摇臂撑杆实现联动，且唯一的作动力来自收放作动筒。

基于摇臂在起落架收起过程中向上的运动轨迹，摇臂撑杆需要连接于转轴组件靠近收放作动筒的一侧，进一步的，所述辅助动作点靠近所述摇臂作动端的一端设置。

所述收放作动筒包括外筒和带有活塞的活塞杆；由于外筒比活塞杆粗，同时基于摇臂体型较小，外筒的一端套设活塞杆，另一端与减震支柱活动连接；活塞杆的一端连带活塞一起处于外筒内部，另一端与所述摇臂活动连接；但也可根据起落架实际布置情况，颠倒外筒和活塞杆的连接点位置，即使外筒连接摇臂，活塞杆连接连接减震支柱。

为了防止起落架在飞行过程中自动放下和受撞击时自动收起，优选的，所述收放作动筒的内部还设置有内置锁，内置锁即为收放位置锁，用于实现起落架完成收起或放下后的锁定。

所述转轴组件包括转轴，以及设置于转轴外部的套筒，套筒结构与转轴相匹配，进一步的，套筒能绕转轴转动；所述减震支柱的顶部与套筒固定连接，优选的，所述支柱与套筒为一体，使结构更加稳定；所述摇臂撑杆与套筒活动连接。

所述可折叠支撑臂包括双平行直杆结构的上臂和单直杆结构的下臂；上臂的一端与下臂的一端活动连接，且在上臂与下臂的连接处，下臂单直杆处于上臂双平行直杆之间，即上臂的两条直杆将下臂的一条直杆夹于中间；上臂的另一端设置有与机身固定连接的定位件，且定位件与上臂活动连接；下臂的另一端与所述减震支柱的腰部活动连接。

本发明的带来的有益效果：

①本技术方案中含有三套四杆机构，利用四杆机构的工作原理，在收放作动装置中增加了摇臂和摇臂撑杆，缩短收放作动装置的作动行程，同时缩短收放作动装置的总长度，由此便减小了收放作动装置重量和体积，进一步降低收放作动装置的空间需求。

②起落架从放下位置收起至收上位置过程中，作动筒力臂起初为最小值，收放作动装置输出的载荷在初始阶段就可以达到较大值，同时随着收起角度增大作动筒力臂也增大，在起落架收放载荷力矩增加的同时作动筒载荷反而变化不大，于是收放系统的效率得到提升。

③起落架处于收起状态时，收放作动装置输出载荷的力臂比传统三角结构布置形式的作动筒力臂大，只需通过收放作动筒中的内置锁便可实现起落架的可靠锁定，而无需增加起落架外置锁。

附图说明

本发明的前述和下文具体描述在结合以下附图阅读时变得更清楚，其中：

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明起落架放下状态的示意图；

图3为本发明起落架半收起状态的示意图；

图4为本发明起落架完全收起状态的示意图；

图5为本发明收放作动筒锁定状态的局部示意图；

图中：

1、收放作动筒；1.1、外筒；1.2、活塞杆；1.3、活塞；1.4、内置锁；2、摇臂；2.1、连机端；2.2、作动端；2.3、辅助动作点；3、摇臂撑杆；4、可折叠支撑臂；4.1、上臂；4.2、下臂；4.3、定位件； 5、减震支柱；6、安装梁；7、转轴组件；7.1、转轴；7.2、套筒。

具体实施方式

下面通过几个具体的实施例来进一步说明实现本发明目的技术方案，需要说明的是，以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

实施例1

本发明公开了一种基于四杆机构运作的起落架收放作动装置，作为本发明一种基本的实施方案，包括收放作动筒1、摇臂2、摇臂撑杆3、可折叠支撑臂4、减震支柱5以及用于设置减震支柱5的安装梁6；减震支柱5的顶部设置有转轴组件7，安装梁6与减震支柱5通过转轴组件7活动连接；摇臂2包括连机端2.1、作动端2.2，以及处于连机端2.1与作动端2.2之间的辅助动作点2.3；摇臂2的连机端2.1与机身活动连接；摇臂撑杆3的一端与摇臂2的辅助动作点2.3活动连接，另一端与转轴组件7活动连接；收放作动筒1的一端与摇臂2的作动端2.2活动连接，另一端与减震支柱5的腰部活动连接；可折叠支撑臂4的一端与机身固定连接，另一端与减震支柱5的腰部活动连接，且可折叠支撑臂4在减震支柱5上的连接点处于收放作动筒1在减震支柱5上的连接点下端的位置。

如图1所示，在本技术方案通过在收放作动装置中加入摇臂2和摇臂撑杆3，构成三套四杆机构，即机身、摇臂2、摇臂撑杆3以及转轴组件7构成了第一套四杆机构；机身、摇臂2、转轴组件7以及收放作动筒1构成了第二套四杆机构；摇臂2、摇臂撑杆3、转轴组件7以及收放作动装置构成了第三套四杆机构。利用四杆机构的工作原理，缩短收放作动装置的作动行程，进一步实现缩短收放作动筒1的总长度，即缩短收放作动装置的总长度；由于收放作动筒1缩短，收放作动装置的重量体积也随之缩短，进一步减小了收放作动装置对收放空间的需求。起落架处于完全放下状态时，减震支柱5在放下固定状态，由可折叠支撑臂4提供支撑载荷；起落架在收起的过程中，首先解锁起落架的固定状态，使减震支柱5偏离完全放下状态的位置，再由收放作动筒1提供收放载荷，使减震支柱5在收放作动筒1的作用下收起，在这过程中，与摇臂撑杆3活动连接的转轴组件7随减震支柱5一起转动，进而使摇臂2在摇臂撑杆3的作用下转动，连接收放作动筒1的作动端2.2也随之向上移动，进一步使得收放作动筒1输出载荷的力臂始终保持为某一较大值，直至收起到位。

实施例2

本发明公开了一种基于四杆机构运作的起落架收放作动装置，作为本发明一种优选的实施方案，即实施例1中，辅助动作点2.3靠近摇臂2作动端2.2的一端设置；收放作动筒1包括外筒1.1和带有活塞1.3的活塞杆1.2，收放作动筒1的内部还设置有内置锁1.4；外筒1.1的一端套设活塞杆1.2，另一端与减震支柱5活动连接；活塞杆1.2的一端连带活塞1.3一起处于外筒1.1内部，另一端与摇臂2活动连接；转轴组件7包括转轴7.1，以及设置于转轴7.1外部的套筒7.2，减震支柱5的顶部与套筒7.2固定连接，摇臂撑杆3与套筒7.2活动连接。可折叠支撑臂4包括双平行直杆结构的上臂4.1和单直杆结构的下臂4.2；上臂4.1的一端与下臂4.2的一端活动连接，且在上臂4.1与下臂4.2的连接处，下臂4.2单直杆处于上臂4.1双平行直杆之间；上臂4.1的另一端设置有与机身固定连接的定位件4.3，且定位件4.3与上臂4.1活动连接；下臂4.2的另一端与减震支柱5的腰部活动连接。

基于杠杆原理，在起落架收起的过程中，辅助动作点2.3越靠近摇臂2作动端2.2，摇臂撑杆3越省力，在减震支柱5处于完全收起状态时，由于摇臂2和摇臂撑杆3的作用，收放作动筒1力臂较大，通过内置锁1.4即可实现减震支柱5的可靠锁定，无需增加外置起落架锁机构。可折叠支撑臂4的结构设计，不仅结构稳定，而且在起落架处于完全收起状态时，下臂4.2可以很好的嵌于上臂4.1之间，避免出现更多的机械挤压，也减小了机械磨损。

Claims (6)

1.一种基于四杆机构运作的起落架收放作动装置，其特征在于：包括收放作动筒（1）、摇臂（2）、摇臂撑杆（3）、可折叠支撑臂（4）、减震支柱（5）以及用于设置减震支柱（5）的安装梁（6）；

所述减震支柱（5）的顶部设置有转轴组件（7），所述安装梁（6）与所述减震支柱（5）通过转轴组件（7）活动连接；所述摇臂（2）包括连机端（2.1）、作动端（2.2），以及处于连机端（2.1）与作动端（2.2）之间的辅助动作点（2.3）；所述摇臂（2）的连机端（2.1）与机身活动连接；所述摇臂撑杆（3）的一端与所述摇臂（2）的辅助动作点（2.3）活动连接，另一端与转轴组件（7）活动连接；所述收放作动筒（1）的一端与所述摇臂（2）的作动端（2.2）活动连接，另一端与所述减震支柱（5）的腰部活动连接；所述可折叠支撑臂（4）的一端与机身固定连接，另一端与所述减震支柱（5）的腰部活动连接，且所述可折叠支撑臂（4）在减震支柱（5）上的连接点处于所述收放作动筒（1）在减震支柱（5）上的连接点下端的位置。

2.如权利要求1所述一种基于四杆机构运作的起落架收放作动装置，其特征在于：所述辅助动作点（2.3）靠近所述摇臂（2）作动端（2.2）的一端设置。

3.如权利要求1所述一种基于四杆机构运作的起落架收放作动装置，其特征在于：所述收放作动筒（1）包括外筒（1.1）和带有活塞（1.3）的活塞杆（1.2）；外筒（1.1）的一端套设活塞杆（1.2），另一端与减震支柱（5）活动连接；活塞杆（1.2）的一端连带活塞（1.3）一起处于外筒（1.1）内部，另一端与所述摇臂（2）活动连接。

4.如权利要求3所述一种基于四杆机构运作的起落架收放作动装置，其特征在于：所述收放作动筒（1）的内部还设置有内置锁（1.4）。

5.如权利要求1所述一种基于四杆机构运作的起落架收放作动装置，其特征在于：所述转轴组件（7）包括转轴（7.1），以及设置于转轴（7.1）外部的套筒（7.2），所述减震支柱（5）的顶部与套筒（7.2）固定连接，所述摇臂撑杆（3）与套筒（7.2）活动连接。

6.如权利要求1所述一种基于四杆机构运作的起落架收放作动装置，其特征在于：所述可折叠支撑臂（4）包括双平行直杆结构的上臂（4.1）和单直杆结构的下臂（4.2）；上臂（4.1）的一端与下臂（4.2）的一端活动连接，且在上臂（4.1）与下臂（4.2）的连接处，下臂（4.2）单直杆处于上臂（4.1）双平行直杆之间；上臂（4.1）的另一端设置有与机身固定连接的定位件（4.3），且定位件（4.3）与上臂（4.1）活动连接；下臂（4.2）的另一端与所述减震支柱（5）的腰部活动连接。

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