CN211281453U - 飞机前轮转弯液压减摆油路系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开的飞机前轮转弯液压减摆油路系统，旨在提供一种集成了换向、阻尼、补偿、状态转换的多功能组合阀。本实用新型通过下述技术方案实现：在电磁阀连通的闭环单向阀并联回油R之间的液压管路上，旁接有并联在溢流阀、节流阀两端的回油反充单向阀构成的闭环减摆液压回路和与节流阀顺次串联溢流阀的减摆回油补偿器，闭环减摆液压回路两端通过旁通液压管路分别连通单向阻尼阀和换向阀，并且单向阻尼阀和换向阀通过状态转换阀并联安全阀；电磁阀上电，高压油从电磁阀P口进入，将高压油分为两路，一路通过油滤流入换向阀送入状态转换阀，进入安全阀控制飞机前轮转弯作动筒，克服状态转换阀(4)弹簧力，使状态转换阀处于左位机能。

Description

飞机前轮转弯液压减摆油路系统

技术领域

本实用新型是关于飞机前轮转弯液压减摆油路系统。

背景技术

飞机液压系统是飞机的重要组成部分,直接关系到飞机的平稳飞行和安全着陆.飞机的舵面控制、前轮转向、起落架收放等重要动作都依靠它来执行。飞机起落架前轮操纵技术是现代飞机实现地面操纵的关键技术，直接关系到飞机的起降安全。大家都知道，前轮转弯系统是提供飞机在地面的方向控制。转弯的输入来源一共有两个，一个是转弯手轮，另一个是方向舵脚蹬。转弯手轮控制的转弯范围比较广，在起最大的行程可以操控前轮左右转动78°，而脚蹬只能操纵前轮向左或右最大转动7°。来自转弯手轮或方向舵脚蹬的转弯输入通过一个钢索回路到达转弯计量活门，之后转弯计量活门才向转弯作动筒提供左转或右转的压力。飞机通过前起落架机轮绕缓冲支柱轴线转动来控制整个飞机转弯，属于机械反馈式前轮转弯控制系统，有两种输入模式：手轮操纵输入和脚操纵输入模式，在地面低速滑行和大角度转弯时，用手轮机构控制前轮转动，在起飞着陆状态时，靠舵板机构实现对前轮的纠偏。随着大型民机大角度转弯要求的提出，为满足系统减摆的要求，现代民机已基本不再使用单作动筒式前轮转向机构。前轮转弯系统作为一种提高飞机地面滑行机动性和着陆安全性的装置，在飞机设计中被广泛应用。

前轮转弯系统在发展过程中经历了机械式、机械-液压式。为了实现地面滑行阶段的方向控制及消除高速滑行过程中受扰动后的前轮摆振。通常采用具有转弯和减摆两种工作状态的前轮转弯系统。组成双作动筒式前轮转弯系统的电液伺服控制系统包括单向阀、过滤器、选择阀、回填阀、分流阀、减摆阀、油补偿器以及转向作动筒和旋转换，其中，选择阀和分流阀组成了状态转换模块，负责实现转弯状态与减摆状态之间的转换；压力维持阀和补偿器组成了压力维持模块，确保系统压力维持在空气分离压力之上，防止回路中出现空穴现象；飞机在地面滑跑过程中轮胎所受的来自地面的冲击载荷。由于双作动筒式前轮转弯机构中，两作动筒对称分布，在减摆状态下受力情况同样基本对称，故活塞的加速度随时间变化的关系曲线。在外部载荷的冲击作用下，活塞的加速度产生振荡，其加速度最大增加至12ｍ／ｓ；当载荷消失后，活塞的加速度经过了小幅振荡后在减摆阀产生的液压阻尼作用下迅速减小直至趋近于０。该系统的反馈方式是通过反馈拉杆和钢索将转弯作动筒与转弯操纵阀相连，使作动筒与转弯操纵阀在位置上相对应，达到按驾驶员输入前轮转弯指令控制飞机前轮转向的目的。前轮转弯系统不仅能对飞机运动方向进行操纵，当飞机滑跑过程中遇到扰动或侧风、单侧轮胎爆破漏气等原因导致的飞机前轮摆振或偏离预定航向时，前轮转弯操纵系统能及时响应，消除前轮摆振并对航向进行纠正。液压传动是飞机各操纵系统动力的主要来源。由于前轮转弯系统使用的是来自前起落架舱门关闭油路的绿系统液压压力，因此，在飞机执行重力放起落架的程序后，前轮转弯系统将无法工作，需用拖车拖回停机坪。两个减摆阀及两个安全阀组成系统的减摆模块，当系统处于减摆模式时若受到冲击产生摆振，减摆阀为系统提供的阻尼可减小其振荡并使其趋于平稳；两个旋转换向阀的作用则是当作动筒运动到死点位置时，使其液压回路完成自动换向。系统工作状态的转换是由操纵控制面板上的控制器来完成的。当满足前轮转弯的条件时，输入的转弯信号以及系统的转角反馈信号传送到控制器，由控制器判断输入信号与反馈信号之间的差值控制伺服阀的阀口开度，从而获得需要的转向角度及速度。当前轮转角达到输入信号对应角度时，由控制器输出的信号为零，此时伺服阀断电，前轮停在相应位置，从而实现前轮转弯的伺服控制。相应地，其液压系统具有对应的两种工作回路，分别为前轮转弯系统的转弯回路以及减摆回路。转弯工作状态在转弯状态下，由输入控制信号使选择阀打开至最左位，同时激活分流阀，使系统处于转弯准备状态，此时两个转向作动筒的工作通路被分流阀隔离，驾驶员可以通过控制器输入转弯信号到伺服阀，伺服阀根据得到的转弯指令输出相应压力，驱动两个转向作动筒运动，从而实现前轮偏转。当前轮不需要转弯或者系统电气部分出现故障的情况下，前轮转弯系统处于减摆状态，两个作动筒的工作通路相互连通。此时，如果前起落架因受到冲击等原因产生摆振，则作动筒中的油液可以通过减摆阀和分流阀从一个作动筒流向另一个作动筒，减摆阀的阻尼作用将系统摆振产生的能量转化为热能耗散掉，从而达到减摆的效果。减摆回路中，除了减摆阀以外，还设置了安全阀以及补偿器。补偿器的作用是防止系统在受到冲击，但该系统存在以下缺点：由于长距离布置拉杆、摇臂和钢索、滑轮，系统存在无效行程，操作性能差，操作力大；附件、零件多，重量大；安装和调整复杂，维护较困难。问题主要集中在使用的是钢索操纵液压附件，能否用别的起到相同功能的设备替换掉前轮转弯系统钢索，把由钢索的操纵换成操纵信号的传输操纵，这就是目前飞机大多采用的电传操纵。电传操纵是由飞行员在座舱内操纵电门，通过电导线传送操纵指令，通过操纵控制盒处理传来的电信号，控制操纵作动筒液压助力器伸缩偏转前轮。电传式操纵前轮转弯是在机械-液压操纵系统基础上增加两个传感器、一个电磁阀和若干电控元件。其中一个传感器（反馈电位计）用以监控作动筒的动作情况，安装在前支柱上第二个传感器（输入电位计）作为发布命令用的传感器，监控脚蹬或手轮的位置。电磁阀用以电控液压油的流向，控制作动筒作动方向，安装在作动筒附近。该系统主要是通过位移传感器代替输入输出结构，通过控制盒进行输入和反馈信号的比较判断，检测前轮的偏转角度，用输入和反馈信号的差值控制组合液压阀工作，驱动前轮转弯作动筒，保证前轮按驾驶员的指令转向。电传操纵前轮转弯系统主要实现转弯和减摆两种功能。用于飞机地面方向控制和滑行阶段防止摆振，系统正常工作方式包括：脚蹬操纵方式；手轮操纵方式；减摆方式。在减摆状态时，操纵作动筒和电磁阀组成减摆回路，当前轮遇到外力产生摆振，减摆回路能提供液压阻尼，消耗摆振能量，保证飞机滑行的稳定。

飞机前轮转弯减摆系统中，用于操纵飞机前轮转弯和减摆的方案，主要有人力操纵+独立减摆器、机械-液压式前轮转弯防摆系统（含转弯减摆助力器）以及电传前轮转弯减摆系统等。机械-液压式转弯系统安装时得考虑各机械连接点的位置和钢索预紧力等因素，调整不好会影响系统零位。长期以来，飞机前轮转弯防摆系统多次出现前轮跑偏问题，其原因是飞机使用的机械-液压式前轮转弯防摆系统存在一种固有的故障模式，在某种特定条件下必然会造成前轮跑偏的问题。机械-液压式前轮转弯防摆系统将换向阀和状态转换阀集成为一个零件，造成换向阀的功能权限不分，转弯和减摆油路不分，当换向阀没有回中的时候进入了减摆状态，会使作动筒形成死腔，导致前轮处于锁死状态，使减摆和刹车纠偏都不起作用；此外，该机械-液压式前轮转弯防摆系统没有减摆回油补偿器、补油阀、安全阀、回油控制阀等， 为了保证卸荷阀失效时系统安全性，回路中安装安全阀；安全阀将经过的油液液压功率转化为热量，导致油温升高，系统性能下降，并严重影响油泵的使用寿命。使减摆效果不佳，要达到减摆效果，又必须完全切断回油，若长期完全切断回油，由于热胀冷缩可能会造成前轮转弯防摆系统压力过高，影响飞机安全。

实用新型内容

本实用新型针对现有机械-液压式前轮转弯防摆系统存在的不足之处，旨在提供一种响应快、转弯角大，系统的可靠性安全性高，维修性好，重量轻，飞机前轮转弯和减摆功能互不干扰，无论滑阀是否回中，飞机前轮进入减摆状态都不会造成前轮锁死的飞机前轮转弯液压减摆油路系统。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种飞机前轮转弯液压减摆油路系统，包括：连通油滤2和单向阻尼阀3的电磁阀1，以及通过电磁阀1连通液压管路上的闭环单向阀并联回油R，其特征在于：在电磁阀1连通的闭环单向阀并联回油R之间的液压管路上，旁接有并联在溢流阀7、节流阀9两端的回油反充单向阀8构成的闭环减摆液压回路和与节流阀9顺次串联溢流阀7的减摆回油补偿器10，闭环减摆液压回路两端通过旁通液压管路分别连通单向阻尼阀3和换向阀6，并且单向阻尼阀3和换向阀6通过状态转换阀4并联安全阀5；电磁阀1上电，高压油从电磁阀1P口进入，将高压油分为两路，一路通过油滤2流入换向阀6送入状态转换阀4，进入安全阀5控制飞机前轮转弯作动筒，克服状态转换阀4弹簧力，使状态转换阀4处于左位机能；换向阀6沟通飞机前轮转弯作动筒两腔，飞机前轮转弯作动筒两腔被单向阻尼阀3切断，飞机前轮处于转弯模式；另一路通过电磁阀1液压管路旁接的闭环减摆液压回路，进入压力充满油液的减摆回油补偿器；电磁阀1断电，高压油一路进入油滤2连通换向阀6，另一路通过闭环减摆液压回路旁接的管路进入减摆回油补偿器10，并通过单向阻尼阀3控制回路沟通，连通状态转换阀4，将换向阀6与前轮转弯作动筒两腔切断，通过5安全阀控制飞机前轮处于减摆模式。

本实用新型相比于现有技术具有如下有益效果：

本实用新型针对双作动筒式前轮转弯系统采用电磁阀1，将高压油分为两路，一路通过油滤2经过流入换向阀6送入状态转换阀4，进入安全阀5控制飞机前轮转弯作动筒，克服状态转换阀4弹簧力，使状态转换阀4处于左位机能，另一路通过电磁阀1液压管路旁接的闭环减摆液压回路，进入保证前轮在摆振前始终保持有一定压力充满油液的减摆回油补偿器；这种多功能组合阀与飞机前轮转弯作动筒和减摆回油补偿器相结合的方式实现，在既需实现飞机前轮转弯操纵，又需满足飞机前轮可靠减摆。

本实用新型通过设置的使转弯和减摆油路完全独立的状态转换阀，避免了油路的相互干扰，从原理上防止前轮跑偏的故障；在减摆过程中，通过集成了减摆回油补偿器的闭环减摆液压回路，对组合阀和前轮转弯作动筒补油，能够独立为前轮减摆提供足够的阻尼，可以消除飞机地面滑跑过程中受到地面冲击载荷而引起的前轮摆振，具有良好的减摆性。减摆器产生的减摆阻尼力矩随摆振频率和摆振角度的增大而增大，随阻尼孔直径的增大而减小。该多功能组合阀，集成了换向阀、状态转换阀、阻尼阀、减摆回油补偿器等多个零部件，和飞机前轮转弯作动筒组合在一起，既能控制飞机前轮的转弯，又能为飞机前轮减摆提供阻尼。仿真结果表明，仿在液压冲击的作用下活塞产生的加速度在可接受的范围内。

附图说明

图1是本实用新型飞机前轮转弯液压减摆油路系统向左转弯（作动筒活塞杆向左伸出）的油路控制原理图。

图2是图1前轮向右转弯（作动筒活塞杆向右伸出）的油路控制原理图。

图3是本实用新型前轮减摆油路控制原理图。

图中：1电磁阀，2油滤，3单向阻尼阀，4状态转换阀，5安全阀，6换向阀，7溢流阀，8回油反充单向阀，9节流阀，10减摆回油补偿器。

下面结合附图和实施例进一步说明本实用新型，但并不因此将本实用新型限制在所述的实施例范围之中。所有这些构思应视为本技术所公开的内容和本实用新型的保护范围。

具体实施方式

参阅图1～图2。在以下描述的实施例中，机前轮转弯液压减摆油路系统，包括：连通油滤2和单向阻尼阀3的电磁阀1，以及通过电磁阀1连通液压管路上的闭环单向阀并联回油R。在电磁阀1连通的闭环单向阀并联回油R之间的液压管路上，旁接有并联在溢流阀7、节流阀9两端的回油反充单向阀8构成的闭环减摆液压回路和与节流阀9顺次串联溢流阀7的减摆回油补偿器10，闭环减摆液压回路两端通过旁通液压管路分别连通单向阻尼阀3和换向阀6，并且单向阻尼阀3和换向阀6通过状态转换阀4并联安全阀5；电磁阀1上电，高压油从电磁阀1P口进入，将高压油分为两路，一路通过油滤2流入换向阀6送入状态转换阀4，进入安全阀5控制飞机前轮转弯作动筒，克服状态转换阀4弹簧力，使状态转换阀4处于左位机能；换向阀6沟通飞机前轮转弯作动筒两腔，飞机前轮转弯作动筒两腔被单向阻尼阀3切断，飞机前轮处于转弯模式；另一路通过电磁阀1液压管路旁接的闭环减摆液压回路，进入压力充满油液的减摆回油补偿器；电磁阀1断电，高压油一路进入油滤2连通换向阀6，另一路通过闭环减摆液压回路旁接的管路进入减摆回油补偿器10，并通过单向阻尼阀3控制回路沟通，连通状态转换阀4，将换向阀6与前轮转弯作动筒两腔切断，通过5安全阀控制飞机前轮处于减摆模式。

飞机前轮减摆时，组合阀和前轮转弯作动筒一起构成液压阻尼器，其能否正常起阻尼作用的关键是能否始终保证组合阀和前轮转弯作动筒内充满油液而不产生气穴，为此，在回油通道上设置减摆回油补偿器10，保证前轮在摆振前始终保持有一定的压力，以此达到充满油液的目的；减摆回油补偿器10是一个弹簧加载型储压器，保持转弯系统的回油管路压力在0.15MPa。通过单向阀保证前轮在摆振前始终保持充满油液和有一定的压力；在减摆过程中，当液压系统压力高于5MPa时，与换向阀6连接的溢流阀7开启允许系统内油液进入回油箱，压力低于0.3MPa，减摆回油补偿器10通过闭环减摆液压回路上，并联在溢流阀7、节流阀9两端的回油反充单向阀8，开启向液压系统补充压力；当液压系统的压力升高到某个调定压力值（高于正常的 10%～20%）时，安全阀（溢流阀）打开，将多余的液流排回油箱，限制系统压力继续上升，因此，溢流阀与减摆回油补偿器一起实现了压力维持的作用。安全阀打开时系统压力最高，液压泵输出功率最大；系统不工作状态下，油泵两次启动的间隔。取决于减摆回油补偿器可补充油量的多少和卸荷期间单位时间泄漏量的大小。减摆回油补偿器的功用充系统泄漏，维持系统压力减小压力波动，防止液压撞击提供瞬时大流量，协助供油满足多部件工作时的压力和功率要求作为应急液压源提供有限流量，当液压系统内压力低于减摆回油补偿器设定的压力时，减摆回油补偿器就会向系统内进行压力补充，维持系统内的压力不低于设定的最低值，避免了空穴现象的发生。当闭环减摆液压回路所在回路压力低于减摆回油补偿器开启压力时，闭环减摆液压回路会开启，允许减摆回油补偿器向系统内补充油液，即该系统可以有效防止空穴现象的发生。如果摆振频率过高使减摆回路产生负压，减摆回油补偿器10通过闭环减摆液压回路对组合阀和前轮转弯作动筒补油，随时补充压力，保证回路的阻尼特性，以防止阻尼油路内的油液被挤回油箱而产生气穴。此外当前轮转弯作动筒内的油液压力低于闭环减摆液压回路压力时，可以通过减摆回油补偿器10向增压油箱向组合阀和前轮转弯作动筒补油，确保减摆过程中组合阀和前轮转弯作动筒内始终充满油液而不产生气穴，达到阻尼减摆的目的。

参阅图3。当电磁阀1上电时，高压油从P口进入电磁阀1，电磁阀1将高压油分为两路，一路通过油滤2经过流入换向阀6送入状态转换阀4，进入安全阀5控制飞机前轮转弯作动筒，克服状态转换阀4弹簧力，使状态转换阀4处于左位机能，此时换向阀6与飞机前轮转弯作动筒两腔沟通，而飞机前轮转弯作动筒两腔被单向阻尼阀3切断，飞机前轮处于转弯模式；另一路通过电磁阀1液压管路旁接的闭环减摆液压回路，进入保证前轮在摆振前始终保持有一定压力充满油液的减摆回油补偿器10；当电磁阀1断电，高压油没有从电磁阀1的P口，一路进入油滤2连通换向阀6，另一路通过闭环减摆液压回路旁接的管路进入减摆回油补偿器10，确保减摆过程中组合阀和前轮转弯作动筒内始终充满油液，并通过减摆回油油路与单向阻尼阀3控制回路沟通，连通状态转换阀4，状态转换阀4在弹簧作用下，将换向阀6与前轮转弯作动筒两腔切断，而当前轮转弯作动筒两腔与单向阻尼阀3沟通，通过5安全阀控制飞机前轮处于减摆模式。

其能否正常起阻尼作用的关键是能否始终保证组合阀和前轮转弯作动筒内充满油液而不产生气穴，为此，减摆回油补偿器10设有两端并联的单向阀，通过单向阀保证前轮在摆振前始终保持充满油液和有一定的压力。闭环减摆液压回路包括：设置在电磁阀1与减摆回油补偿器10之间回油通道旁接油路上，连接在减摆回油补偿器10与换向阀6之间串联的溢流阀7、节流阀9，以及并联在溢流阀7、节流阀9两端闭环回油路上的回油反充单向阀8。在减摆过程中，减摆回油补偿器10通过闭环减摆液压回路对组合阀和前轮转弯作动筒补油，以防止阻尼油路内的油液被挤回油箱而产生气穴。此外当前轮转弯作动筒内的油液压力低于闭环减摆液压回路压力时，可以通过减摆回油补偿器10向增压油箱向组合阀和前轮转弯作动筒补油，确保减摆过程中组合阀和前轮转弯作动筒内始终充满油液而不产生气穴，达到阻尼减摆的目的。

以上所述为本实用新型较佳实施例，应该注意的是上述实施例对本实用新型进行说明，然而本实用新型并不局限于此，并且本领域技术人员在脱离所附权利要求的范围情况下可设计出替换实施例。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种飞机前轮转弯液压减摆油路系统，包括：连通油滤（2）和单向阻尼阀（3）的电磁阀（1），以及通过电磁阀（1）连通液压管路上的闭环单向阀并联回油R，其特征在于：在电磁阀（1）连通的闭环单向阀并联回油R之间的液压管路上，旁接有并联在溢流阀（7）、节流阀（9）两端的回油反充单向阀（8）构成的闭环减摆液压回路和与节流阀（9）顺次串联溢流阀（7）的减摆回油补偿器（10），闭环减摆液压回路两端通过旁通液压管路分别连通单向阻尼阀（3）和换向阀（6），并且单向阻尼阀（3）和换向阀（6）通过状态转换阀（4）并联安全阀（5）；电磁阀（1）上电，高压油从电磁阀（1）P口进入，将高压油分为两路，一路通过油滤（2）流入换向阀（6）送入状态转换阀（4），进入安全阀（5）控制飞机前轮转弯作动筒，克服状态转换阀（4）弹簧力，使状态转换阀（4）处于左位机能；换向阀（6）沟通飞机前轮转弯作动筒两腔，飞机前轮转弯作动筒两腔被单向阻尼阀（3）切断，飞机前轮处于转弯模式；另一路通过电磁阀（1）液压管路旁接的闭环减摆液压回路，进入压力充满油液的减摆回油补偿器；电磁阀（1）断电，高压油一路进入油滤（2）连通换向阀（6），另一路通过闭环减摆液压回路旁接的管路进入减摆回油补偿器（10），并通过单向阻尼阀（3）控制回路沟通，连通状态转换阀（4），将换向阀（6）与前轮转弯作动筒两腔切断，通过安全阀（5）控制飞机前轮处于减摆模式。

2.如权利要求1所述的飞机前轮转弯液压减摆油路系统，其特征在于：飞机前轮减摆时，组合阀和前轮转弯作动筒一起构成液压阻尼器，并且在组合阀回油通道上设置减摆回油补偿器（10）。

3.如权利要求2所述的飞机前轮转弯液压减摆油路系统，其特征在于：减摆回油补偿器（10）是一个弹簧加载型储压器。

4.如权利要求3所述的飞机前轮转弯液压减摆油路系统，其特征在于：回油反充单向阀（8）保证前轮在摆振前始终保持充满油液。

5.如权利要求1所述的飞机前轮转弯液压减摆油路系统，其特征在于：在减摆过程中，液压系统压力高于5MPa，连接在减摆回油补偿器（10）与换向阀（6）之间串联的溢流阀（7）开启，允许系统内油液进入回油箱。

6.如权利要求5所述的飞机前轮转弯液压减摆油路系统，其特征在于：减摆回油补偿器（10）通过闭环减摆液压回路上，并联在溢流阀（7）、节流阀（9）两端的回油反充单向阀（8），开启向液压系统补充压力；溢流阀（7）打开，将多余的液流排回油箱，限制系统压力继续上升。

7.如权利要求6所述的飞机前轮转弯液压减摆油路系统，其特征在于：减摆回油补偿器（10）通过闭环减摆液压回路对组合阀和前轮转弯作动筒补油，随时补充压力，保证回路的阻尼特性。

8.如权利要求1所述的飞机前轮转弯液压减摆油路系统，其特征在于：闭环减摆液压回路包括：设置在电磁阀（1）回油通道旁接油路上，连接减摆回油补偿器（10）与换向阀（6）之间串联的溢流阀（7）、节流阀（9），以及并联在溢流阀（7）、节流阀（9）两端闭环回油路上的回油反充单向阀（8）。

9.如权利要求8所述的飞机前轮转弯液压减摆油路系统，其特征在于：减摆回油补偿器（10）通过闭环减摆液压回路对前轮转弯作动筒补油，以防止阻尼油路内的油液被挤回油箱而产生气穴。

10.如权利要求1所述的飞机前轮转弯液压减摆油路系统，其特征在于：减摆回油补偿器（10）向增压油箱向组合阀和前轮转弯作动筒补油。

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