CN115783253A - 一种雪橇起落架及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于飞机起落架设计领域，具体涉及一种雪橇起落架及其使用方法。包括：主起落架(100)、前钢索(200)、后钢索(300)、收放钢索(400)、主起雪橇(500)以及收放装置，其中，主起雪橇(500)为双橇板开口结构；前钢索(200)一端与主起落架(100)连接，前钢索(200)另一端与主起雪橇(500)前端连接；后钢索(300)一端与主起落架(100)连接，后钢索(300)另一端与主起雪橇(500)后端端连接；收放钢索(400)一端与后钢索(300)中段连接，收放钢索(400)另一端与收放装置连接；收放装置通过收放钢索控制雪橇的收起和放下。

Description

一种雪橇起落架及其使用方法

技术领域

本发明属于飞机起落架设计领域，具体涉及一种雪橇起落架及其使用方法。

背景技术

一般轮式起落架飞机本身并不具备在松软雪面进行起降的功能，由于轮胎接地面积较小，使得飞机的接地压力过大，会导致飞机的起落架直接陷入雪中，造成事故。现为使此类飞机可以在常年大量积雪且较多机场道面是松软雪面的地区使用，需要对飞机的着陆装置进行改进，增大飞机起降和滑行时的接地面积进而减小接地压力，使飞机不会陷入雪中。

发明内容

发明目的：提供一种雪橇起落架及其使用方法，实现飞机既能在一般道面也能在松软雪面进行起降的功能。

技术方案：

一种雪橇起落架，包括：主起落架100、前钢索200、后钢索300、收放钢索400、主起雪橇500以及收放装置，其中，主起雪橇500为双橇板开口结构；前钢索200一端与主起落架100连接，前钢索200另一端与主起雪橇500前端连接；后钢索300一端与主起落架100连接，后钢索300另一端与主起雪橇500后端端连接；收放钢索400一端与后钢索300中段连接，收放钢索400另一端与收放装置连接；收放装置通过收放钢索控制雪橇的收起和放下。

进一步地，收放装置包括液压作动器1、前扭力管2、两个旋转挡板拉杆3、旋转挡板4、传动杆组件5、动槽6、后扭力管7、后扭力管摇臂8、左轮轴摇臂9、右轮轴摇臂10、收放钢索滑轮11、前钢索接头12、后钢索接头13，其中，液压作动器1铰接在作动器支座上，作动器支座固定在主起雪橇500上；前扭力管2两端转动连接在主起雪橇500的左右纵梁上；前扭力管2的左侧摇臂中段与液压作动器1的作动端铰接，前扭力管2的左侧摇臂端部与一个旋转挡板拉杆3的一端铰接；前扭力管2的右侧摇臂端部与另一旋转挡板拉杆3一端铰接，两个旋转挡板拉杆3另一端分别与旋转挡板4的两侧铰接；旋转挡板4的两侧铰接在主起雪橇500的两侧；传动杆组件5包括两个铰接在一起的杆，雪橇橇体上设置有动槽6，传动杆组件5的铰接点限制在动槽6内，传动杆组件5两端分别与前扭力管2的右侧摇臂中段以及后扭力管摇臂8一端铰接；后扭力管摇臂8另一端与后扭力管7右端连接；左轮轴摇臂9和右轮轴摇臂10一端铰接在飞机轮轴上，左轮轴摇臂9和右轮轴摇臂10另一端与后扭力管7的左右长摇臂铰接；收放钢索滑轮11固定在主起雪橇500上，收放钢索一端与后钢索中段连接，收放钢索绕过收放钢索滑轮11后固定在旋转挡板4上，前钢索接头12和后钢索接头13分别固定在主起雪橇500前端和后端。

进一步地，在旋转挡板4的侧面设置有加强筋。

进一步地，动槽6为沿着航向方向的槽，传动杆组件5的铰接点仅能在航向方向移动。

进一步地，传动杆组件5的两个杆通过螺栓铰接。

进一步地，前钢索200为弹性钢索。

一种雪橇起落架的使用方法，所述方法借助上述的雪橇起落架执行，所述方法包括：

雪橇放下作动：收放机构控制收放钢索400伸长使得后钢索300拉直，前钢索200用于保持主起雪橇500的稳定；

雪橇收起作动：收放机构控制收放钢索400收缩，带动后钢索300的中段，使得主起雪橇500后端上升并在前钢索200的作用下稳定收起。

进一步地，所述方法具体为：

当雪橇由放下状态运动至收起状态时，液压作动器1推动前扭力管2左侧摇臂带动前扭力管转动，前扭力管2上的左右两个摇臂拉动左右两个旋转挡板拉杆3，旋转挡板拉杆3拉动旋转挡板4以与雪橇橇体连接处为轴向上转动，旋转挡板4在上旋的同时带动连接在旋转挡板4后边的收放钢索400，将雪橇后部拉起；前扭力管2在拉动旋转挡板拉杆3向上旋转的同时，前扭力管2右侧摇臂拉动传动杆组件5向前位移；拉动扭力管摇臂8旋转，后扭力管摇臂8带动后扭力管7旋转，后扭力管7与左轮轴摇臂9和右轮轴摇臂10铰接轴为轴向上旋转；雪橇平稳收起；

雪橇放下作动过程，液压作动器1拉动前扭力管2左侧摇臂使前扭力管2恢复至雪橇放下状态初始位置，前扭力管2恢复过程中带动旋转挡板拉杆3驱动旋转挡板4向下旋转，将由收放钢索400拉起的后钢索300逐渐放回到初始位置；前扭力管2右侧摇臂推动传动杆组件5，传动杆组件5在动槽6的限制下回至雪橇放下位置并推动后扭力管摇臂8驱动后扭力管7旋转，使雪橇以左轮轴摇臂9和右轮轴摇臂10为支点向下运动至雪橇放下位置，完成雪橇由收起位置向放下位置的作动。

有益效果：

针对具有轮式起落架的飞机，在起落架上安装可收放式的雪橇装置，将使得飞机可以同时在松软雪地和普通硬质道面起降，拓宽飞机使用范围。在放下雪橇降落时，轮胎仍参与降落缓冲过程，且未与雪面接触，方便对飞机降落过程进行分析。

附图说明

图1为雪橇起落架结构示意图；

图2是主起雪橇内部结构示意图；

图3收放装置主要组成；

图4雪橇收起示意图；

其中，主起落架100、前钢索200、后钢索300、收放钢索400、主起雪橇500、液压作动器1、前扭力管2、旋转挡板拉杆3、旋转挡板4、传动杆组件5、动槽6、后扭力管7、后扭力管摇臂8、左轮轴摇臂9、右轮轴摇臂10、收放钢索滑轮11、前钢索接头12、后钢索接头13。

具体实施方式

为了增大飞机接地面积减小接地压力而进行的飞机着陆装置的改进主要有两种方案，一是拆除飞机的机轮和轮胎，使用雪橇装置安装在飞机的机轮轴上，雪橇的前端和后端分别连接弹性绳和钢索，并将弹性绳和钢索的另一端连接在机身上，用以保持雪橇装置的橇板在飞行时和降落时的角度，保证飞机的正常起降以及减小飞机飞行过程中的阻力。二是保留飞机起落架现有结构，通过对飞机前、主起轮轴的改装，在现有前、主起落架基础上安装雪橇装置，同时采用弹性绳和钢索连接雪橇装置与机身，保证飞机飞行过程中以及起飞和降落时雪橇板的俯仰角度在一定范围内。并且，该类雪橇装置大多具有收放功能，当飞机需要在一般道面起降时能够将雪橇收起，使飞机轮胎接触道面，飞机的起飞和降落与正常轮式起落架飞机的起飞和降落保持一致；当飞机需要在松软的雪面起降时，雪橇处于放下状态，起飞和降落过程中轮胎压在雪橇上，雪橇橇板压在雪上，实现飞机在松软的雪面起降和滑行。对比两种方案，第1种方案结构简单、重量轻、维护性好，但功能单一，只能在雪面起降，仅适合在常年冰封且机场跑道也是雪面覆盖的地区使用。第2种方案飞机增重相对较大，需要增加相应的收放控制系统，并且对于大多数起落架可收放的飞机来说，安装雪橇装置后起落架将不可再收起，但是可以根据起降时不同的道面要求控制雪橇的收起与放下，使得飞机的适应能力提高，工作范围广泛。

本发明的雪橇起落架，能够通过液压作动器驱动雪橇的收起与放下，实现飞机在一般道面和松软雪面进行起降的功能。

如图1所示为飞机主起雪橇安装示意。主起雪橇系统主要由五部分组成：主起落架100、前钢索200、后钢索300、收放钢索400、主起雪橇500。主起雪橇500通过前钢索200、后钢索300和轮轴连接在飞机的主起落架100上。主雪橇的收放装置如图3所示，驱动收放钢索部分主要包括液压作动器1、前扭力管2、旋转挡板拉杆3、旋转挡板4，该部分液压作动器1拉动旋转挡板拉杆3、旋转挡板4，驱动连接在旋转挡板4左后部分的收放钢索400，将雪橇的后钢索300拉紧，使主起雪橇500的后部升起。平衡保持部分主要包括传动杆组件5、动槽6、后扭力管7、后扭力管摇臂8、左轮轴摇臂9、右轮轴摇臂10，通过前扭力管2拉动传动杆组件5在动槽6中移动给后扭力管7一个扭矩并施加给左轮轴摇臂9和右轮轴摇臂10。通过设置合适的传动比，雪橇收放钢索400收起的高度与后扭力管7旋转后雪橇升高高度一致，此时只要保证前钢索200拉住主起雪橇500，保证雪橇后钢索300和收放钢索400处于拉紧状态，进而保证主起雪橇500在收起过程中保持平衡。

主起雪橇500结构如图2所示，采用双橇板开口结构形式，雪橇主体是由多个铝合金板铆接而成的盒式结构组成，中间留有供轮胎上下运动的开口，可以转动的轮胎旋转挡板铰接在雪橇中部的承力盒上端。雪橇左右两侧各布置1个主要承力的纵梁，前扭力管2和后扭力管7铆接在纵梁上。雪橇前部承力较小，因而前部加强筋分散布置以减小重量。雪橇中上部轮胎旋转挡板处是一个主承力支架，该支架作为主要承力结构铆在雪橇两侧向上的侧板上，侧板下方铆接在纵梁和两侧纵向长侧板上。主承力支架下的盒式结构中密集布置了多个加强筋，用于承载飞机降落时轮胎压在旋转挡板上产生并传递的瞬时载荷。雪橇收起时，所有结构仅承受雪橇本身的重量以及飞行过程中产生的气动力。雪橇放下，飞机降落所产生的各种载荷将由轮胎传递到旋转挡板再由旋转挡板传递到雪橇的各个部位。

收放装置如图3所示，由图示12个部件组成。液压作动器1是雪橇收起、放下的位移动力来源，铰接在雪橇橇体的作动器支座上。前扭力管2转动连接在雪橇左右纵梁上，其上的两个摇臂与液压作动器1和旋转挡板拉杆3铰接。旋转挡板拉杆3一侧与前扭力管2上的摇臂铰接，另一侧铰接在旋转挡板4的外侧支座上，运动过程中旋转挡板拉杆3拉动旋转挡板4沿旋转挡板4与雪橇橇体支架连接轴旋转。旋转挡板4是直接承载轮胎传递的降落载荷的部件。由于其所受载荷较大，在旋转挡板4的侧面布置有加强筋。传动杆组件5由两个铰接在一起的杆组成。其中一个杆另一侧铰接在前扭力管2的右侧摇臂上，另一个杆的另一侧铰接在后扭力管摇臂8上。两杆的铰接点被限制在固定在雪橇橇体上的滑动槽6的槽中，仅可在槽内沿航向滑动。后扭力管7与前扭力管2一样转动连接在雪橇内侧左右纵梁上，后扭力管7其上固定有后扭力管摇臂8和左右长摇臂。左轮轴摇臂9和右轮轴摇臂10一端铰接在飞机轮轴上，左轮轴摇臂9和右轮轴摇臂10一端另一端与后扭力管7的左右长摇臂铰接。收放钢索滑轮11固定在雪橇橇体上，固定雪橇收放钢索的运动位置。前钢索接头12和后钢索接头13固定在雪橇上，用来连接雪橇的前钢索和后钢索。

为保证收放的稳定性和同步性，雪橇内部仅布置了1个液压作动器。当雪橇进行收起作动由放下状态运动至收起状态时，液压作动器1推动前扭力管2左侧摇臂带动前扭力管转动，前扭力管2上的左右两个摇臂拉动左右两个并带动旋转挡板拉杆3，旋转挡板拉杆3驱动拉动旋转挡板4以与雪橇橇体连接处为轴向上转动。旋转挡板4在上旋的同时带动连接在旋转挡板4后边的收放钢索，将后钢索拉动至图4位置将雪橇后部拉起，从而拉动连接在旋转挡板上的收起钢索将雪橇后钢索的中间连接位置向前拉动至图4位置将雪橇拉起。另一方面前扭力管2在拉动旋转挡板向上旋转的同时，前扭力管2右侧摇臂同步拉动传动杆组件5向前位移。传动杆组件5两杆中间由一个螺栓铰接，该螺栓安装后使传动杆组件5仅能在滑动槽6中前后滑动。螺栓滑动过程中带动传动杆组件中的后拉杆向前位移移动并拉动后扭力管摇臂8向前旋转，此时后拉杆铰接在后扭力管摇臂8驱动后扭力管旋转上，带动后扭力管7旋转，后扭力管7左右长摇臂铰接在左轮轴摇臂9和右轮轴摇臂10上。后扭力管7在被传动杆组件5拉动旋转的同时，也会以与左轮轴摇臂9和右轮轴摇臂10铰接轴为轴向上旋转。在后钢索与后扭力管7同步运动的作用下，雪橇可以平稳进行收起作动。使雪橇以左轮轴摇臂9和右轮轴摇臂10为支点向上运动。雪橇放下作动过程与收起过程相反，液压作动器1拉动前扭力管2左侧摇臂使前扭力管2转回恢复至雪橇放下状态初始位置，前扭力管2恢复过程中带动旋转挡板拉杆3驱动旋转挡板4向下旋转，将由收放钢索拉起的后钢索逐渐放回到初始位置。另一方面前扭力管2右侧摇臂推动传动杆组件5，传动杆组件5在滑动槽6的限制下回至雪橇放下位置并中移动并驱动推动后扭力管摇臂8向后旋转，驱动后扭力管7旋转，使雪橇以左轮轴摇臂9和右轮轴摇臂10为支点向下运动至雪橇放下位置，完成雪橇由收起位置向放下位置的作动。

根据计算，雪橇的重心在轮轴之前，上述的两力的作用点均在重心之后，因此需要在雪橇前部安装前钢索保证雪橇姿态且该钢索需要带有弹性以适应雪橇收放过程中的长度变化。经过计算，雪橇后钢索向上收起距离与后扭力管转动角度可以保证在雪橇在放下位置和收起到位位置时雪橇角度保持不变。

雪橇的姿态以及收放过程由上述三部分共同完成，其中后部钢索与收放钢索起主要作用，以收放钢索滑轮11处为支撑点将雪橇拉起。后扭力杆摇臂与轮轴摇臂连接点为雪橇的第2支撑点，保持雪橇姿态。前钢索在雪橇收放过程以及使用过程中的主要作用是拉住雪橇前部，保证雪橇后钢索和收放钢索在收起、放下状态始终处于绷紧状态，防止雪橇因重心在两支撑点之前而发生控制之外的非正常偏转。

本申请的雪橇起落架具有以下功能：

1.使飞机具有在松雪和压实的积雪场地起降、停机的能力；

雪橇的形状、尺寸等应保证在一定气候条件下，飞机以最大着陆重量降落在松雪道面和压实的积雪道面上时，能够获得有效支撑，并且在滑跑起降时有合适的阻力。

2.加装雪橇后在硬质道面起降时擦地角不小于原擦地。

3.具备稳定飞机滑跑方向的功能；

雪橇板的形状应具备保持飞机滑行方向稳定的功能。同时，加装雪橇后，飞机起落架不再有前轮转弯和差动刹车转弯的功能，雪橇装置应能够满足飞机螺旋桨差动和反桨减速进行转弯的功能。

4.雪橇收放系统具备位置指示功能；

在雪橇收起位置、放下位置应设置有传感器，并且通过驾驶舱显示面板进行显示。

5.具备地面维护接口功能；

加装雪橇后的前起落架应保留现有牵引接口或设置新的牵引接口以满足地面牵引功能。

6.适应高寒运行环境。

雪橇装置所采取的材料、液压附件、液压油、密封装置、电子元器件等应能耐受高寒运行环境的要求。

Claims (8)

1.一种雪橇起落架，其特征在于，包括：主起落架(100)、前钢索(200)、后钢索(300)、收放钢索(400)、主起雪橇(500)以及收放装置，其中，主起雪橇(500)为双橇板开口结构；前钢索(200)一端与主起落架(100)连接，前钢索(200)另一端与主起雪橇(500)前端连接；后钢索(300)一端与主起落架(100)连接，后钢索(300)另一端与主起雪橇(500)后端端连接；收放钢索(400)一端与后钢索(300)中段连接，收放钢索(400)另一端与收放装置连接；收放装置通过收放钢索控制雪橇的收起和放下。

2.根据权利要求1所述的雪橇起落架，其特征在于，收放装置包括液压作动器(1)、前扭力管(2)、两个旋转挡板拉杆(3)、旋转挡板(4)、传动杆组件(5)、动槽(6)、后扭力管(7)、后扭力管摇臂(8)、左轮轴摇臂(9)、右轮轴摇臂(10)、收放钢索滑轮(11)、前钢索接头(12)、后钢索接头(13)，其中，液压作动器(1)铰接在作动器支座上，作动器支座固定在主起雪橇(500)上；前扭力管(2)两端转动连接在主起雪橇(500)的左右纵梁上；前扭力管(2)的左侧摇臂中段与液压作动器(1)的作动端铰接，前扭力管(2)的左侧摇臂端部与一个旋转挡板拉杆(3)的一端铰接；前扭力管(2)的右侧摇臂端部与另一旋转挡板拉杆(3)一端铰接，两个旋转挡板拉杆(3)另一端分别与旋转挡板(4)的两侧铰接；旋转挡板(4)的两侧铰接在主起雪橇(500)的两侧；传动杆组件(5)包括两个铰接在一起的杆，雪橇橇体上设置有动槽(6)，传动杆组件(5)的铰接点限制在动槽(6)内，传动杆组件(5)两端分别与前扭力管(2)的右侧摇臂中段以及后扭力管摇臂(8)一端铰接；后扭力管摇臂(8)另一端与后扭力管(7)右端连接；左轮轴摇臂(9)和右轮轴摇臂(10)一端铰接在飞机轮轴上，左轮轴摇臂(9)和右轮轴摇臂(10)另一端与后扭力管(7)的左右长摇臂铰接；收放钢索滑轮(11)固定在主起雪橇(500)上，收放钢索一端与后钢索中段连接，收放钢索绕过收放钢索滑轮(11)后固定在旋转挡板(4)上，前钢索接头(12)和后钢索接头(13)分别固定在主起雪橇(500)前端和后端。

3.根据权利要求2所述的雪橇起落架，其特征在于，在旋转挡板(4)的侧面设置有加强筋。

4.根据权利要求3所述的雪橇起落架，其特征在于，动槽(6)为沿着航向方向的槽，传动杆组件(5)的铰接点仅能在航向方向移动。

5.根据权利要求4所述的雪橇起落架，其特征在于，传动杆组件(5)的两个杆通过螺栓铰接。

6.根据权利要求1所述的雪橇起落架，其特征在于，前钢索(200)为弹性钢索。

7.一种雪橇起落架的使用方法，其特征在于，所述方法借助权利要求1-6中任一项所述的雪橇起落架执行，所述方法包括：

雪橇放下作动：收放机构控制收放钢索(400)伸长使得后钢索(300)拉直，前钢索(200)用于保持主起雪橇(500)的稳定；

雪橇收起作动：收放机构控制收放钢索(400)收缩，带动后钢索(300)的中段，使得主起雪橇(500)后端上升并在前钢索(200)的作用下稳定收起。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法具体为：

当雪橇由放下状态运动至收起状态时，液压作动器(1)推动前扭力管(2)左侧摇臂带动前扭力管转动，前扭力管(2)上的左右两个摇臂拉动左右两个旋转挡板拉杆(3)，旋转挡板拉杆(3)拉动旋转挡板(4)以与雪橇橇体连接处为轴向上转动，旋转挡板(4)在上旋的同时带动连接在旋转挡板(4)后边的收放钢索(400)，将雪橇后部拉起；前扭力管(2)在拉动旋转挡板拉杆(3)向上旋转的同时，前扭力管(2)右侧摇臂拉动传动杆组件(5)向前位移；拉动扭力管摇臂(8)旋转，后扭力管摇臂(8)带动后扭力管(7)旋转，后扭力管(7)与左轮轴摇臂(9)和右轮轴摇臂(10)铰接轴为轴向上旋转；雪橇平稳收起；

雪橇放下作动过程，液压作动器(1)拉动前扭力管(2)左侧摇臂使前扭力管(2)恢复至雪橇放下状态初始位置，前扭力管(2)恢复过程中带动旋转挡板拉杆(3)驱动旋转挡板(4)向下旋转，将由收放钢索(400)拉起的后钢索(300)逐渐放回到初始位置；前扭力管(2)右侧摇臂推动传动杆组件(5)，传动杆组件(5)在动槽(6)的限制下回至雪橇放下位置并推动后扭力管摇臂(8)驱动后扭力管(7)旋转，使雪橇以左轮轴摇臂(9)和右轮轴摇臂(10)为支点向下运动至雪橇放下位置，完成雪橇由收起位置向放下位置的作动。

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