CN114382819A - 一种飞机方向舵脚蹬阻尼器 - Google Patents
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Abstract
一种飞机方向舵脚蹬阻尼器，该阻尼器含有外套筒、内套筒、活塞、活塞杆和弹簧，所述的外套筒是一个封闭圆筒结构，外套筒的后端中心有活塞杆通过孔，外套筒内注有油液，所述的内套筒位于外套筒内，内套筒是一个圆柱腔体，与外套筒内壁匹配，内套筒的两端面上设有与外套筒连通的多个油孔，在内套筒的两端与外套筒之间分别设有一个弹簧，所述的活塞位于内套筒的腔体内，活塞杆伸出内套筒和外套筒的后端与方向舵脚蹬连接。
Description
技术领域
本申请涉及飞机设计技术，具体是飞机方向舵脚蹬阻尼器。
背景技术
在一些实际飞行案例中，当某些意外情况发生时，出现了驾驶员快速、大幅度往复蹬方向舵的操作情况，飞机出现过度的偏航振荡机动情况，在飞机尾翼及后机身结构上产生超出“运输类飞机适航规章”要求的结构设计极限载荷，导致飞机垂尾结构破坏脱落，飞机空中解体坠毁的灾难性事故的发生。为了避免此类事故再次发生，EASA在CS25中增加了往复蹬方向舵的偏航机动情况，要求飞机结构设计满足往复蹬方向舵的偏航机动要求。为了满足这一要求，提高飞机结构使用安全性，飞机制造商通常采用修改飞机飞行控制律，增加偏航阻尼的方法，以降低飞机对飞行员快速、大幅度往复蹬方向舵操作的响应，以降低飞机偏航机动载荷，或者采取增加飞机垂尾和后机身结构强度的方式满足这一要求下的飞机偏航机动载荷，前一种解决方法会导致飞机飞行控制律重新设计，增加设计成本，增加偏航阻尼一般又会引起方向舵舵偏输出相对于飞行员舵偏指令的时间延迟，从而导致PIO现象的产生，致使飞机出现操纵稳定性问题；后一种解决方法，采取增加飞机垂尾和后机身结构强度的方式，通常会导致飞机垂尾和后机身结构重量大幅度增加，使飞机结构重量经济性降低。
发明内容
本申请的目的在于根据飞机研制需求和现有技术存在的不足，提供一种飞机方向舵脚蹬阻尼器结构。
一种飞机方向舵脚蹬阻尼器，其特征在于，该阻尼器含有外套筒、内套筒、活塞、活塞杆和弹簧，所述的外套筒是一个封闭圆筒结构，外套筒的后端中心有活塞杆通过孔，外套筒内注有油液，所述的内套筒位于外套筒内，内套筒是一个圆柱腔体，与外套筒内壁匹配，内套筒的两端面上设有与外套筒连通的多个油孔，在内套筒的两端与外套筒之间分别设有一个弹簧，所述的活塞位于内套筒的腔体内，活塞杆伸出内套筒和外套筒的后端与方向舵脚蹬连接。
所述的内套筒的有效长度与飞机方向舵脚蹬正常行程范围匹配，所述的外套筒的有效长度与飞机方向舵脚蹬最大行程范围匹配。
在内套筒的前端面中心有一个中心定位孔，多个油孔围绕该中心定位孔均匀分布，在内套筒的后端面中心有一个活塞杆的通过孔，多个油孔围绕该通过孔均匀分布。
所述的活塞具有星状端面，活塞端面的顶角与内套筒内壁贴合，活塞前侧端面中心有一个凸出的定位销，该定位销与内套筒前端面中心定位孔匹配，活塞的两侧端面与内套筒两端内侧弧度匹配，活塞两侧端面贴近内套筒两端内侧时，活塞端面可以覆盖内套筒两端的部分油孔。
本申请的有益效果在于：通过方向舵脚蹬阻尼器内套筒和外套筒的关系，改变阻尼器不同行程的阻尼特性，设定方向舵脚蹬正常行程范围和应急行程范围，在正常使用过程中，方向舵脚蹬在正常行程范围移动，方向舵脚蹬阻尼器提供较小的阻尼力，满足飞机正常使用时的操纵特性，当飞行员进行快速、大幅度往复蹬方向舵操作，方向舵脚蹬偏转进入应急行程范围内时，方向舵阻尼器将产生较大的阻尼力，能够有效抑制飞行员进行快速、大幅度往复蹬方向舵操作，限制方向舵交替偏转的幅度和偏转速率，抑制方向舵大幅度偏转后，飞行员反蹬舵时，方向舵偏转的幅度和偏转速率，从而降低飞行员大幅度往复蹬舵时，飞机上产生的偏航振荡机动载荷，使其飞机结构强度处于安全范围内，保证飞机结构的飞行安全，提高飞机使用安全性。
以下结合实施例附图对本申请做进一步详细描述。
附图说明
图1为飞机方向舵脚蹬阻尼器结构原理示意图。
图2为飞机方向舵脚蹬阻尼器截面剖视原理示意图。
图3为内套筒前端面油孔示意图。
图中编号说明：1外套筒、2内套筒、3活塞、4活塞杆、5弹簧、6油孔、7中心定位孔、8定位销。
具体实施方式
参见附图，本申请的飞机方向舵脚蹬阻尼器，含有外套筒1、内套筒2、活塞3、活塞杆4和弹簧5，所述的外套筒1是一个封闭圆筒结构，所述的内套筒2的有效长度与飞机方向舵脚蹬正常行程范围匹配，所述的外套筒1的有效长度与飞机方向舵脚蹬最大行程范围匹配。外套筒1的后端中心有活塞杆通过孔，外套筒1内注有油液，所述的内套筒2位于外套筒1内，内套筒2是一个圆柱腔体，内套筒2的外径与外套筒1内壁匹配，内套筒2的两端面上设有与外套筒连通的多个油孔6，在内套筒2的前端面中心有一个中心定位孔7，多个油孔6围绕该中心定位孔7均匀分布，如图3所示，同样，在内套筒2的后端面中心有一个活塞杆的通过孔，多个油孔6围绕该通过孔均匀分布，在内套筒2的两端外侧与外套筒之间分别设有一个弹簧5，所述的活塞3位于内套筒2的腔体内，活塞杆4伸出内套筒2和外套筒1的后端与方向舵脚蹬连接，实施中，活塞3具有星状端面，活塞3端面的顶角与内套筒2内壁贴合，活塞前侧端面中心有一个凸出的定位销8，该定位销8与内套筒2前端面中心定位孔7匹配，活塞3的两侧端面与内套筒两端内侧弧度匹配，活塞3两侧端面贴近内套筒2两端内侧时，活塞3端面可以覆盖内套筒2两端的部分油孔。
本发明的工作原理是：在方向舵脚蹬阻尼器内，活塞3的行程范围分为正常行程范围和应急行程范围，飞机方向舵脚蹬的正常行程范围为内套筒2的有效长度范围，飞机方向舵脚蹬最大行程范围为外套筒1的有效长度范围，飞机方向舵脚蹬应急行程范围为最大行程范围以内，正常行程范围以外的行程范围。当方向舵脚蹬通过活塞杆4带着星形活塞3在内套筒2内部正常行程范围内运动时，油液经过星形活塞与内套筒壁之间的空隙流动，油液提供较小的活塞运动阻尼；当方向舵脚蹬通过活塞杆4带着星形活塞3移动到内套筒2端面，推着内套筒2移动时，星形活塞3的外侧端面将堵住内套筒2端面上的部分油孔，油液的运动阻尼增大，活塞行程进入应急行程范围，阻尼器提供较大的阻尼力，活塞3的正常行程运动范围随着内套筒2移动而移动，当方向舵脚蹬处于中立位置时，内套筒2处于中立位置，活塞的正常行程运动范围限定在方向舵脚蹬中立位置两侧；内套筒2在弹簧5的作用下具有回中的趋势，方向舵脚蹬阻尼器活塞的正常行程运动限制范围具有回中的趋势，当方向舵脚蹬偏转离开应急行程范围，进入到阻尼器活塞正常行程范围时，方向舵脚蹬阻尼器活塞的正常行程运动限制范围向中立位置缓慢移动。当飞行员进行快速、大幅度往复蹬方向舵操作时，一旦方向舵脚蹬阻尼器活塞进入应急行程范围，方向舵脚蹬阻尼器输出较大的阻尼力，抑制方向舵脚蹬的偏转幅值和偏转速率，从而抑制方向舵大幅度交替偏转角度和偏转速率，降低飞行员往复蹬舵时，飞机的偏航振荡机动载荷，使其结构强度处于安全范围内，提高飞机结构使用安全性，保证飞机飞行安全。
本专利通过改变方向舵脚蹬阻尼器阻尼变化特性，能够有效抑制飞行员进行快速、大幅度往复蹬方向舵操作，限制方向舵交替偏转的幅度和偏转速率，抑制方向舵大幅度偏转后，飞行员反蹬舵时，方向舵偏转的幅度和偏转速率，从而降低飞行员大幅度往复蹬舵时，飞机上产生的偏航振荡机动载荷，使其飞机结构强度处于安全范围内，保证飞机结构的飞行安全，提高飞机使用安全性。该飞机方向舵脚蹬阻尼器结构简单，参数容易设计调整，在实际使用过程中不改变正常使用范围内方向舵操纵特性及飞机偏航机动特性，仅在飞行员快速大幅度蹬舵或往复蹬舵时，限制方向舵脚蹬的运动，从而限制方向舵的偏转幅度和偏转速率，降低飞机的偏航振荡机动载荷，避免由于飞行员无意的、没有必要的和过度的方向舵操纵引起的飞行事故的发生。
Claims (4)
1.一种飞机方向舵脚蹬阻尼器，其特征在于，该阻尼器含有外套筒、内套筒、活塞、活塞杆和弹簧，所述的外套筒是一个封闭圆筒结构，外套筒的后端中心有活塞杆通过孔，外套筒内注有油液，所述的内套筒位于外套筒内，内套筒是一个圆柱腔体，与外套筒内壁匹配，内套筒的两端面上设有与外套筒连通的多个油孔，在内套筒的两端与外套筒之间分别设有一个弹簧，所述的活塞位于内套筒的腔体内，活塞杆伸出内套筒和外套筒的后端与方向舵脚蹬连接。
2.如权利要求1所述的飞机方向舵脚蹬阻尼器，其特征在于，所述的内套筒的有效长度与飞机方向舵脚蹬正常行程范围匹配，所述的外套筒的有效长度与飞机方向舵脚蹬最大行程范围匹配。
3.如权利要求1所述的飞机方向舵脚蹬阻尼器，其特征在于，在内套筒的前端面中心有一个中心定位孔，多个油孔围绕该中心定位孔均匀分布，在内套筒的后端面中心有一个活塞杆的通过孔，多个油孔围绕该通过孔均匀分布。
4.如权利要求1所述的飞机方向舵脚蹬阻尼器，其特征在于，所述的活塞具有星状端面，活塞端面的顶角与内套筒内壁贴合，活塞前侧端面中心有一个凸出的定位销，该定位销与内套筒前端面中心定位孔匹配，活塞的两侧端面与内套筒两端内侧弧度匹配，活塞两侧端面贴近内套筒两端内侧时，活塞端面可以覆盖内套筒两端的部分油孔。
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