CN114248913B - 一种无人直升机的滑撬式起落架 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无人直升机的滑撬式起落架，属于无人直升机技术领域，解决了现有技术中结构重、零件数量多且复杂、起落架弓形梁变形时受限导致其减震和吸收冲击能量的能力有限的问题。该起落架包括两组滑撬管组件和两组弓形梁组件；滑撬管组件包括滑撬管，弓形梁组件包括套筒以及两根半弓形梁，其中一根半弓形梁的一端通过套筒与另一根半弓形梁的一端滑动连接，半弓形梁的另一端与滑撬管固定连接；沿逐渐远离套筒的方向，半弓形梁分为依次连接的水平段、弧形段和倾斜段；半弓形梁朝向无人直升机机身的一面与无人直升机机身铰接。该起落架可用于无人直升机着陆时缓冲。

Description

一种无人直升机的滑撬式起落架

技术领域

本发明属于用于与飞机配合或装到飞机上的设备技术领域，尤其涉及一种无人直升机的滑撬式起落架。

背景技术

无人直升机起落架具有支撑载机、传递地面载荷、减震和吸收冲击能量、减少着陆撞击引起的过载以及提供地面转运接口等作用。

现有的无人直升机起落架通常包括以下两种：其中一种，依靠缓冲器进行减震缓冲，此种结构的起落架由于带有缓冲器，其结构重、零件数量多且复杂，而且使用过程中还需要较多的维护保养工作；另一种，仅依靠薄壁管材的弹性变形（主要是弓形梁整体的弯曲变形）来吸收能量以起到缓冲作用，但是，受限于外在结构的约束（主要是与机身的刚性连接），其变形受限导致其减震和吸收冲击能量的能力有限。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种无人直升机的滑撬式起落架，解决了现有技术中结构重、零件数量多且复杂、起落架弓形梁变形时受限导致其减震和吸收冲击能量的能力有限的问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种无人直升机的滑撬式起落架，包括两组滑撬管组件和两组弓形梁组件；滑撬管组件包括滑撬管，弓形梁组件包括套筒以及两根半弓形梁，其中一根半弓形梁的一端通过套筒与另一根半弓形梁的一端滑动连接，半弓形梁的另一端与滑撬管固定连接；沿逐渐远离套筒的方向，半弓形梁分为依次连接的水平段、弧形段和倾斜段；半弓形梁朝向无人直升机机身的一面与无人直升机机身铰接。

进一步地，套筒的一端与其中一根半弓形梁固定连接，套筒的另一端与另一根半弓形梁滑动连接。

进一步地，两根半弓形梁分别称为第一半弓形梁和第二半弓形梁，套筒的一端与第一半弓形梁的一端滑动连接，套筒的另一端与第二半弓形梁的一端固定连接。

进一步地，第一半弓形梁套设于套筒的外壁，套筒的外壁设有外环凸起，第一半弓形梁的内壁设有多个内环凸起，内环凸起的内径小于外环凸起的外径。

进一步地，内环凸起的内径与外环凸起的外径的比值为1:1.05~1.15。

进一步地，沿逐渐远离套筒的方向，多个内环凸起的内径逐渐减小。

进一步地，最后一个内环凸起为刚性凸起，外环凸起和其余的内环凸起为弹性凸起。

进一步地，半弓形梁朝向无人直升机机身的一面通过转动副与无人直升机机身铰接；转动副包括机身接头和销轴，机身接头的一端与无人直升机机身固定连接，机身接头的另一端与半弓形梁转动连接。

进一步地，沿逐渐远离两组滑撬管组件构成的平面的方向，两组弓形梁组件呈内八字形式布置。

进一步地，半弓形梁的倾斜段与滑撬管的夹角为80~85°。

进一步地，滑撬管的两端向上翘起形成弧形结构。

进一步地，滑撬管组件还包括设于滑撬管两端的堵头。

进一步地，还包括设于滑撬管底部的转运接头。

进一步地，无人直升机的转运轮通过转运接头与滑撬管固定连接。

进一步地，滑撬管的底部设有防磨片。

与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：

本发明提供的无人直升机的滑撬式起落架具有抵抗直升机带有一定前飞和后飞速度着陆时产生的冲击载荷的能力，能够充分发挥弓形梁变形吸能的能力，将滑撬式起落架的能力推向极致，且结构简单、工艺性佳、易于生产等优点，尤其适用于对直升机进行缓冲以降低整机着陆时的过载。

本发明提供的无人直升机的滑撬式起落架，无人直升机着陆时，撞击产生的载荷会使得起落架上有两处发生弹性变形和一处滑动位移，起落架正是依靠此两处的弹性变形和一处滑动位移来吸收无人直升机着陆撞击时产生的能量。其中一处弹性形变是弓形梁组件上两个半弓形梁与无人直升机机身的连接点之间的部分，起落架上弓形梁组件向下弹性变形，机身与半弓形梁之间为铰接，在半弓形梁向下弯曲时机身与半弓形梁之间会发生适当转动，同时，两根半弓形梁会沿套筒的轴线小幅相对滑动位移，因此，弓形梁组件能够在不发生破坏的基础上，向下充分变形以吸收能量。另一处弹性形变是半弓形梁上自带的圆弧段，主要是依靠制作半弓形梁的薄壁管材的弹性变形来吸收能量以起到缓冲作用。

本发明提供的无人直升机的滑撬式起落架，在正常着陆时，外环凸起位于第一内环凸起远离第二内环凸起的一侧且不与第一内环凸起相接触；当半弓形梁的弹性形变超过第一阈值，则外环凸起挤压第一内环凸起，进入第一内环凸起与第二内环凸起之间，且与第二内环凸起发生碰撞，在外环凸起挤压第一内环凸起以及外环凸起碰撞第二内环凸起的过程中，第一内环凸起和第二内环凸起能够吸收一部分着陆时的冲击力，且第二内环凸起能够阻止外环凸起进一步滑动位移；当半弓形梁的弹性形变超过第二阈值，则外环凸起挤压第二内环凸起，进入第二内环凸起与第三内环凸起之间，且与第三内环凸起发生碰撞，在外环凸起挤压第二内环凸起的过程中，第二内环凸起能够吸收一部分着陆时的冲击力，且第三内环凸起能够阻止外环凸起进一步滑动位移。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为本发明实施例一提供的无人直升机的滑撬式起落架的结构示意图；

图2为本发明实施例一提供的无人直升机的滑撬式起落架的侧视图；

图3为本发明实施例一提供的无人直升机的滑撬式起落架中弓形梁组件的结构示意图；

图4为本发明实施例一提供的无人直升机的滑撬式起落架中半弓形梁与机身接头的连接示意图。

附图标记：

1-滑撬管；11-弧形结构；2-套筒；3-半弓形梁；4-机身接头；5-销轴；6-堵头；7-转运接头；8-防磨片。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本发明的一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理。

本发明的无人直升机的滑撬式起落架的整体设计思路如下：

一方面，从滑撬式起落架的工作原理出发进行改进。现有技术中，起落架弓形梁是一个整体，弓形梁两侧与机架接头固定连接，弓形梁在吸能变形过程中受到机身接头的限制作用导致弓形梁变形幅度受限，从而导致吸收能量的能力有限。可改进机架接头与弓形梁的连接方式和弓形梁自身的结构，解除弓形梁变形时被限制的因素，使得弓形梁在变形时不受外在结构限制，充分发挥其变形吸能的能力；另一方面，从细节入手对现有技术进行优化改进，精简结构。

需要说明的是，机身接头与机身是刚性的整体，接头之间的尺寸基本不会变化，现有技术中，机身接头与起落架弓形梁是固定连接形式，同时，弓形梁也是一个整体部件。从起落架的工作原理来看，弓形梁需要较大的弯曲变形以吸收能量，发挥其减震、缓冲的作用。弓形梁弯曲变形的同时，其横向尺寸会向内收缩变小，但是限于机身接头与弓形梁固定连接，其变形幅度又会被限制，所以其吸能能力有限。

实施例一

本实施例提供了一种无人直升机的滑撬式起落架，参见图1至图4，包括两组滑撬管组件和两组弓形梁组件，滑撬管组件包括滑撬管1，弓形梁组件包括套筒2以及两根半弓形梁3，其中一根半弓形梁3的一端通过套筒2与另一根半弓形梁3的一端滑动连接，半弓形梁3的另一端通过螺栓、焊接或铆接的方式与滑撬管1固定连接；沿逐渐远离套筒2的方向，半弓形梁3分为依次连接的水平段、弧形段和倾斜段；半弓形梁3朝向无人直升机机身的一面与无人直升机机身铰接。

与现有技术相比，本实施例提供的无人直升机的滑撬式起落架具有抵抗直升机带有一定前飞和后飞速度着陆时产生的冲击载荷的能力，能够充分发挥弓形梁变形吸能的能力，将滑撬式起落架的能力推向极致，且结构简单、工艺性佳、易于生产等优点，尤其适用于对直升机进行缓冲以降低整机着陆时的过载。

具体来说，无人直升机着陆时，撞击产生的载荷会使得起落架上有两处发生弹性变形和一处滑动位移，起落架正是依靠此两处的弹性变形和一处滑动位移来吸收无人直升机着陆撞击时产生的能量。其中一处弹性形变是弓形梁组件上两个半弓形梁3与无人直升机机身的连接点之间的部分，起落架上弓形梁组件向下弹性变形，参见图3中沿上下标记的双向箭头，机身与半弓形梁3之间为铰接，在半弓形梁3向下弯曲时机身与半弓形梁3之间会发生适当转动，同时，两根半弓形梁3会沿套筒2的轴线小幅相对滑动位移，因此，弓形梁组件能够在不发生破坏的基础上，向下充分变形以吸收能量。另一处弹性形变是半弓形梁3上自带的圆弧段，参见图3中沿弧形标记的双向箭头，主要是依靠制作半弓形梁3的薄壁管材的弹性变形来吸收能量以起到缓冲作用。

需要说明的是，为了便于描述，上述两根半弓形梁3可以分别称为第一半弓形梁和第二半弓形梁，两者的结构相同，仅是为了便于描述而在命名上所做的区分，套筒2的一端与第一半弓形梁的一端滑动连接，套筒2的另一端与第二半弓形梁的一端固定连接，使得第一半弓形梁、套筒2和第二半弓形梁三者构成移动副；第一半弓形梁的另一端与其中一根滑撬管1固定连接，第二半弓形梁的另一端与另一根滑撬管1固定连接。

由于半弓形梁3具有形变极限，若超过形变极限，可能会导致半弓形梁3发生破坏，尤其是在半弓形梁3的弧形段位置最为脆弱，因此，两根半弓形梁3之间的相对滑动位移不宜过大，为了能够对两根半弓形梁3之间的相对滑动位移进行适当限定，上述第一半弓形梁套设于套筒2的外壁，套筒2的外壁设有外环凸起，弓形梁3为管状结构，其内部为空腔，第一半弓形梁的内壁设有多个内环凸起，内环凸起的内径小于外环凸起的外径，示例性地，内环凸起的内径与外环凸起的外径的比值为1:1.05~1.15，沿逐渐远离套筒2的方向，多个内环凸起的内径逐渐减小。需要说明的是，最后一个内环凸起为刚性凸起，外环凸起和其余的内环凸起为弹性凸起。

对于内环凸起的数量以3个为例，包括第一内环凸起、第二内环凸起和第三内环凸起，其中，第一内环凸起和第二内环凸起为弹性凸起，第三内环凸起为刚性凸起。在正常着陆时，外环凸起位于第一内环凸起远离第二内环凸起的一侧且不与第一内环凸起相接触；当半弓形梁3的弹性形变超过第一阈值，则外环凸起挤压第一内环凸起，进入第一内环凸起与第二内环凸起之间，且与第二内环凸起发生碰撞，在外环凸起挤压第一内环凸起以及外环凸起碰撞第二内环凸起的过程中，第一内环凸起和第二内环凸起能够吸收一部分着陆时的冲击力，且第二内环凸起能够阻止外环凸起进一步滑动位移；当半弓形梁3的弹性形变超过第二阈值，则外环凸起挤压第二内环凸起，进入第二内环凸起与第三内环凸起之间，且与第三内环凸起发生碰撞，在外环凸起挤压第二内环凸起的过程中，第二内环凸起能够吸收一部分着陆时的冲击力，且第三内环凸起能够阻止外环凸起进一步滑动位移。

示例性地，上述半弓形梁3朝向无人直升机机身的一面与无人直升机机身铰接的方式可以通过转动副连接，参见图4，具体来说，转动副包括机身接头4和销轴5，机身接头4的一端与无人直升机机身固定连接，机身接头4的另一端通过销轴5与半弓形梁3转动连接，通过销轴5与半弓形梁3之间的转动实现半弓形梁3朝向无人直升机机身的一面与无人直升机机身的铰接。

对于具体的铰接结构，具体来说，机身接头4包括固定板以及位于固定板两端且与固定板固定连接的铰接板，固定板与铰接板的夹角大于0°且小于180°，半弓形梁3与机身接头4对应的部分位于两块铰接板之间，铰接板上开设铰接孔，半弓形梁3的两侧开设梁孔，销轴5依次穿过其中一个铰接孔、两个梁孔和另一个铰接孔，完成半弓形梁3朝向无人直升机机身的一面与无人直升机机身的铰接。通过销轴5和机身接头4的相互配合，能够防止直升机在带侧向速度着陆时机身与半弓形梁3之间出现相对滑动，起到横向限动作用。

从受力平衡的角度考虑，上述两组滑撬管组件平行布置，弓形梁组件在两组滑撬管组件构成的平面内的投影与滑撬管组件垂直，沿逐渐远离两组滑撬管组件构成的平面的方向，两组弓形梁组件逐渐向彼此靠近，两组弓形梁组件呈内八字形式布置，在直升机带有一定前飞、后飞速度着陆时，有助于增加起落架的承载能力。

示例性地，半弓形梁3的倾斜段与滑撬管1的夹角α为80~85°（例如，80°、81.0°、82.5°、83.0°、84.5°或85°）。

为了便于掌握无人直升机俯仰姿态的调整，上述滑撬管1的两端为弧形结构11，也就是说，滑撬管1的两端向上翘起形成弧形结构11，通过弧形结构11，能够防止在地面转运过程中直升机俯仰姿态掌握不好或直升机着陆时俯仰姿态过大导致滑撬管1端部扎地的情况发生。

为了能够防止灰尘等异物进入滑撬管1内，上述滑撬管组件还包括设于滑撬管1两端的堵头6，通过堵头6使得滑撬管1内形成封闭空间，防止灰尘等异物进入滑撬管1内。示例性地，堵头6可以采用与滑撬管1相同的材质制成，堵头6与滑撬管1焊接或胶接；或者，堵头6可以采用非金属材质制成，堵头6插入滑撬管1内。

在实际应用中，无人直升机会需要在地面上移动以实现转运，因此，上述无人直升机的滑撬式起落架还包括设于滑撬管1底部的转运接头，无人直升机的转运轮通过转运接头7与滑撬管1固定连接，转运接头7与滑撬管1之间通过螺栓或铆接的方式连接。这样，通过转运轮的转动，无人直升机能够方便地在地面上运动，从而实现无人直升机的转运。

需要说明的是，在长期使用过程中，半弓形梁3的塑性变形会逐步积累，使半弓形梁3的高度和横向跨距发生较大的残余变形，当残余变形达到一定程度就必须更换，转运接头7与滑撬管1之间进行螺接或铆接，能够根据直升机在执行不同任务时的重心改变进行适应性的调整，方便地面转运。

为了减少滑撬管1在使用过程中所受的磨损，上述滑撬管1的底部设有防磨片8，防磨片8通过螺栓与滑撬管1可拆卸固定连接。一方面，防磨片8采用防腐蚀能力强的不锈钢材质制成，其表面可以进行表面处理以提高防磨片8的防腐蚀能力和耐磨损能力，另一方面，防磨片8通过螺栓固定在滑撬管1底部，易于更换，能够提高起落架的维护性和经济性。

对于滑撬管组件的材质，滑撬管组件是无人直升机停机、着陆时的地面支撑部件，滑撬管1的材质可以选用抗弯性和抗压性能强、重量轻的高强度金属管材（例如，铝合金），滑撬管1表面设有管体防腐层，该防腐层可以采用阳极氧化、涂漆等处理方法形成，以此来提高滑撬管1的防腐蚀能力。

同样地，对于半弓形梁3的材质，两组弓形梁组件是滑撬式起落架的主要吸能部件，通常采用焊接性能好、强度较高的薄壁合金钢管，半弓形梁3的表面设有梁体防腐层，该防腐层可以采用镀镉、钝化等处理方式形成，以此来提高零件的防腐蚀能力。或者，半弓形梁3也可以采用复合材料或其他相似性质的材料制成。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种无人直升机的滑撬式起落架，其特征在于，包括两组滑撬管组件和两组弓形梁组件；

所述滑撬管组件包括滑撬管，所述弓形梁组件包括套筒以及两根半弓形梁，其中一根半弓形梁的一端通过套筒与另一根半弓形梁的一端滑动连接，所述半弓形梁的另一端与滑撬管固定连接；

沿逐渐远离套筒的方向，所述半弓形梁分为依次连接的水平段、弧形段和倾斜段；

所述半弓形梁朝向无人直升机机身的一面与无人直升机机身铰接；

两根半弓形梁分别称为第一半弓形梁和第二半弓形梁；所述第一半弓形梁套设于套筒的外壁，所述套筒的外壁设有外环凸起，所述第一半弓形梁的内部为空腔，所述第一半弓形梁的内壁设有多个内环凸起，所述内环凸起的内径小于外环凸起的外径，沿逐渐远离套筒的方向，多个内环凸起的内径逐渐减小。

2.根据权利要求1所述的无人直升机的滑撬式起落架，其特征在于，所述套筒的一端与其中一根半弓形梁固定连接，所述套筒的另一端与另一根半弓形梁滑动连接。

3.根据权利要求1所述的无人直升机的滑撬式起落架，其特征在于，所述半弓形梁朝向无人直升机机身的一面通过转动副与无人直升机机身铰接；

所述转动副包括机身接头和销轴，所述机身接头的一端与无人直升机机身固定连接，所述机身接头的另一端与半弓形梁转动连接。

4.根据权利要求1所述的无人直升机的滑撬式起落架，其特征在于，沿逐渐远离两组滑撬管组件构成的平面的方向，两组弓形梁组件呈内八字形式布置。

5.根据权利要求4所述的无人直升机的滑撬式起落架，其特征在于，所述半弓形梁的倾斜段与滑撬管的夹角为80~85°。

6.根据权利要求1所述的无人直升机的滑撬式起落架，其特征在于，所述滑撬管的两端向上翘起形成弧形结构。

7.根据权利要求1所述的无人直升机的滑撬式起落架，其特征在于，所述滑撬管组件还包括设于滑撬管两端的堵头。

8.根据权利要求1所述的无人直升机的滑撬式起落架，其特征在于，还包括设于滑撬管底部的转运接头。

9.根据权利要求8所述的无人直升机的滑撬式起落架，其特征在于，所述无人直升机的转运轮通过转运接头与滑撬管固定连接。

10.根据权利要求1所述的无人直升机的滑撬式起落架，其特征在于，所述滑撬管的底部设有防磨片。

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