新型高强度和高可靠性飞机起落架制造技术

本发明专利技术的新型高强度和高可靠性飞机起落架包括具有直线导引功能的4-RRR过约束并联机构、凸轮锁止机构和空间四连杆驱动机构，分别实现承载与导引、姿态保持及驱动功能。起落架可垂直收放，收放过程中由4-RRR过约束机构实现导引；完全放下时4-RRR过约束机构连杆处于共线位置，通过凸轮锁止机构在驱动机构的作用下锁止，形成高次超静定桁架结构，该桁架结构具有更好的垂向、侧向和纵向承载能力，当一条甚至两条支链失效时，该结构仍具有一定承载能力，可实现起落架收放；承载与导引机构、姿态保持机构和驱动机构分离，对称布置两组驱动，起落架放下时，即使一组驱动失效，另一组驱动仍可使起落架放下，提高了起落架的安全性和可靠性。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术的新型高强度和高可靠性飞机起落架包括具有直线导引功能的4-RRR过约束并联机构、凸轮锁止机构和空间四连杆驱动机构，分别实现承载与导引、姿态保持及驱动功能。起落架可垂直收放，收放过程中由4-RRR过约束机构实现导引；完全放下时4-RRR过约束机构连杆处于共线位置，通过凸轮锁止机构在驱动机构的作用下锁止，形成高次超静定桁架结构，该桁架结构具有更好的垂向、侧向和纵向承载能力，当一条甚至两条支链失效时，该结构仍具有一定承载能力，可实现起落架收放；承载与导引机构、姿态保持机构和驱动机构分离，对称布置两组驱动，起落架放下时，即使一组驱动失效，另一组驱动仍可使起落架放下，提高了起落架的安全性和可靠性。【专利说明】新型高强度和高可靠性飞机起落架
本专利技术涉及飞机起落架，特别涉及飞机起落架的结构创新设计，属于飞机设计领域。
技术介绍
起落架是飞机的重要承载部件，在飞机安全起降的过程中担负着极其重要的使命。除用来支撑地面的飞机外，其主要承受飞机在起降过程中的各种冲击载荷。由于飞机起落架承受的冲击载荷大、工作环境恶劣，导致其故障率较高，统计表明涉及起落架结构的事故占飞机总事故的比例竟达65%。因此，安全可靠性以及承载能力是飞机起落架设计的两个重要指标。传统的飞机起落架是一个四连杆机构，驱动装置驱动其中与机身铰接的连杆，实现起落架的收放功能，在起落架完全放下时，四连杆中两根连杆共线，以此实现起落架姿态保持功能，起落架受到的载荷则主要由主支撑结构承担。因此驱动装置或者四连杆机构一旦失效或者过载，起落架便无法正常工作甚至折断。近年随着机电控制技术、新材料和新工艺的不断提高，尽管降低了起落架发生故障的概率，但是难以从根本上予以消除。为了降低起落架的故障率，许多研究人员提出了起落架机构的创新设计方案，参见【1.S.P.Grossman 等,Landing Gear,美国专利，专利号:US6481668B2] [2.D.Ducos 等，Aircraft Landing Gear of the Rocker-Arm and DeformabIe-Para11e1gram Type,美国专利，专利号:US2Ol3OO2O436Al 】【3.P.Lieven 等，Front Structure of an AircraftFuselage Comprising Landing Gear,美国专利，专利号:US20130134259A1 X4.波音公司，飞机的前起落架，中国专利，专利号:CN1209406】【5.梅西耶一道提有限公司，起落架，中国专利，专利号:CN102791576A】。不过这些专利所涉及的起落架均属于传统四连杆机构的演化，并不能彻底解决传统飞机起落架存在的不足。而且与起落架相关的核心专利均被国外企业所掌握，我国起落架的自主创新设计十分匮乏。
技术实现思路
本专利技术创新性地将并联机构引入到飞机起落架设计当中，专利技术的目的是提供一种具有高强度和高可靠性的飞机起落架。当飞机起落架放下时，承载与导引机构被锁止后变成超静定桁架结构，使得起落架具有较好的承载能力，即使其中一根甚至两根由于过载或其他原因失效，起落架仍然具有一定的承载能力，确保了起落架的安全可靠性。同时承载与导引机构、姿态保持机构和驱动机构分离，且对称布置两组驱动，在起落架放下过程中，即使其中一组驱动失效，另外一组驱动仍然可以实现起落架放下，进一步提高了起落架的安全性和可靠性。本专利技术较传统飞机起落架，具有高强度和高可靠性的显著优点。本专利技术的目的是通过如下技术方案实现的:一种飞机起落架，其特征在于，包括驱动机构、承载与导引机构、锁止机构和减震机构；其中，所述驱动机构布置在飞机机身和承载与导引机构之间，包括液压驱动装置，为所述起落架的收起和放下提供动力；所述承载与导引机构布置在所述驱动机构和所述减震机构之间，包括至少两条相同的非共面布置的运动链，用于实现所述起落架的直线导引，实现垂直收放；所述运动链由转动副R组成；所述减震机构包括减震器和充气轮胎，为飞机着陆和滑行提供缓冲。还包括锁止机构，所述锁止机构位于所述承载与导引机构内部，用于在所述起落架放下时锁止所述承载与导引机构的转动副运动链的相对转动。优选的，其中所述由转动副R组成的运动链具体是RRR运动链(1、I1、II1、IV)，每条RRR运动链中的三个转动副R的轴线相互平行。更优选的，其中RRR运动链的每一条支链包括上端连杆(5a)、端盖(9a)、下端连杆(10a)、第一销轴(11a)、凹槽和螺栓(12a);其中上端连杆(5a)为阶梯空心杆，靠近下端连杆(IOa)部分孔径小，靠近另一端的部分孔径大；下端连杆(IOa)相对于上端连杆(5a)可以发生相对转动，端盖(9a)通过螺栓(12a)与上端连杆(5a)固定，起到固定下端连杆(IOa)的作用；在下端连杆(IOa)靠近上端连杆(5a) —侧的顶部设置有凹槽；下端连杆(IOa)通过第一销轴(Ila)与所述减震机构(4)铰接；所述锁止机构布置在所述上端连杆(5a)阶梯孔中，包括第二销轴(7a)、凸轮(6a)、顶杆(8a)、弹簧(13a);第二销轴(7a)与飞机机身固定，凸轮(6a)与第二销轴(7a)通过平键或螺钉定位固定,上端连杆(5a)相对于第二销轴(7a)可以发生相对转动；顶杆(8a) —侧通过滚柱与凸轮接触，同时顶杆(8a)与上端连杆(5a)的较小孔端行程间隙配合；弹簧(13a)放置在上端连杆(5a)中的较大孔中，其一端与顶杆(8a)固定，用于保持顶杆(8a)始终与凸轮(6a)接触。在起落架放下过程中上端连杆(5a)转动，带动顶杆(8a)绕凸轮(6a)转动，凸轮(6a)进而推动顶杆(8a)沿上端连杆(5a)轴向移动，当起落架完全放下时，顶杆(8a)刚好位于凸轮(7a)的行程最大处，此时顶杆(8a)的末端与下端连杆(IOa)的凹槽相接触，以此防止上端连杆(5a)与下端连杆(IOa)发生相对转动，实现起落架工作姿态的保持。优选的，所述液压驱动装置包括液压缸(la，lb)、驱动杆以及连杆，所述液压缸与飞机机身固定，驱动杆通过球头副链接连杆，连杆(3a、3b、3c、3d)的另一侧与RRR运动链(I > IKIIKIV )中的上端连杆(5a)通过球头副链接。其中，所述RRR运动链的数量具体是3条。优选的，所述RRR运动链的数量具体是4条。所述4条RRR运动链分别编号为1、II JILIV ；以飞机前进的方向为x方向，重力方向为z方向，与Xz平面垂直的方向是y方向；所述减震机构的中心点为ο点，则每条RRR运动链中的三个转动副R的轴线均与平面xoy平行，且支链1、II与支链IV、III分别关于平面XOZ对称布置，而支链1、IV与支链I1、III分别关于平面yoz对称布置。其中，所述液压缸数量是两个，所述驱动杆的数量是两个，所述连杆的数量是四根；所述两个液压缸关于飞机前进方向前后对称布置，每根驱动杆(2a，2b)的两侧分别与两根连杆(3a、3d,或3b、3c)通过球头副链接,每根连杆(3a、3b、3c、3d)的另一侧均分别与RRR运动链(1、I1、II1、IV)中的上端连杆通过球头副链接。优选的，其中所述液压驱动机构为空间四连杆机构，且同一组驱动中驱动杆本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种飞机起落架，其特征在于，包括驱动机构、承载与导引机构、锁止机构和减震机构；其中，所述驱动机构布置在飞机机身和承载与导引机构之间，包括液压驱动装置，为所述起落架的收起和放下提供动力；所述承载与导引机构布置在所述驱动机构和所述减震机构之间，包括至少两条相同的非共面布置的运动链，用于实现所述起落架的直线导引，实现垂直收放；所述运动链由转动副R组成；所述减震机构包括减震器和充气轮胎，为飞机着陆和滑行提供缓冲。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵景山，刘向，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11