CN101870358B - 扭力臂式前轮转弯机构及工作方法 - Google Patents

Abstract

一种扭力臂式前轮转弯机构及工作方法，属于飞机前起落架操纵前轮转弯机构领域。本发明的目的：与传统齿轮齿条式转弯机构相比，本发明采用推拉作动筒作为作动机构，提高了机构安全寿命，同时机构充分利用下扭力臂长度，通过空间布置增加了机构转弯力臂，且主要结构开敞，利于提高机构的可维护性能；与双作动筒式转弯机构相比，本发明将双作动筒式转弯机构的双作动筒的平面运动转变成为空间运动，并将其布置在传统前起落架的上扭力臂的位置，代替原有上扭力臂，在不影响可维护性能的同时，既节省了空间，又增加了机构的功能。

Description

扭力臂式前轮转弯机构及工作方法

技术领域

本发明属于飞机前起落架操纵前轮转弯机构领域。

技术背景

参考《飞机设计手册》第14分册、《Aircraft Landing Gear Design：Principlesand Practices》以及SAE相关报告等资料，国内外飞机前轮转弯机构目前主要有两种设计形式，即齿轮齿条和作动筒式，其中小型飞机主要采用齿轮齿条式，大型飞机则以双作动筒式转弯机构居多。

齿轮齿条式转弯机构多用于中小型飞机中。齿轮齿条形式的前轮转弯操纵机构传动连续平稳，结构紧凑，易于实现液压系统的控制，传动效率较高，且较为稳定；由于它失效时一般是某个单个的轮齿先出现裂纹、磨损或塑性变形等现象，对整体性能的影响不大，因此它的可靠性较高。同时，由于其结构过于紧凑，可维护性能不高；制造与安装精度要求高，成本较高；由于齿根处的弯曲应力最大，齿根处会出现疲劳裂纹，易导致疲劳折断；齿面接触处的接触应力是脉动循环应力，且应力值很大，容易形成点蚀；此外，其结构还容易出现齿面胶合，齿面磨损，齿面塑性变形等失效现象，不易满足强度与疲劳的要求，使用寿命较低。

双作动筒式转弯机构由两个推拉作动筒组成，大量使用于中大型飞机，如波音系列客机和空客A330、A340、A380等。双作动筒式转弯机构能提供更大的操纵力矩，并且其结构可靠，易于满足强度与疲劳的要求，使用寿命较长且易于降低重量，但作动机构全部位于同一平面内，机构占用空间大，进而使前起对收放空间的要求增大；由于前轮在转动过程中，作动筒的角度一直在发生变化，且需要复杂的液压系统进行控制，因此转动效率不稳定，难以保证它的可靠性；对制造与安装精度的依赖性低，易于控制成本；由于它的结构分布较松散，因此易于修理与维护。但是由于它的转动不是匀速转动且易受外部因素的干扰，因此传动不够平稳；结构松散，不方便起落架的收放。

发明内容

本发明的目的：与传统齿轮齿条式转弯机构相比，本发明采用推拉作动筒作为作动机构，提高了机构安全寿命，同时机构充分利用下扭力臂长度，通过空间布置增加了机构转弯力臂，且主要结构开敞，利于提高机构的可维护性能；与双作动筒式转弯机构相比，本发明将双作动筒式转弯机构的双作动筒的平面运动转变成为空间运动，并将其布置在传统前起落架的上扭力臂的位置，代替原有上扭力臂，在不影响可维护性能的同时，既节省了空间，又增加了机构的功能。

一种扭力臂式前轮转弯机构，其特征在于：包括上端通过铰接方式与支柱外筒套筒相连的上连杆、上连杆下端通过铰接方式与下扭力臂上端相连，下扭力臂下端通过铰接方式与支柱活塞杆下接头相连；还包括固定在支柱外筒上的上横杆、固定在上连杆下端或下扭力臂上端的下横杆，以及两个分别通过上接头、下接头安装于上横杆与下横杆之间的作动筒；上述作动筒与上横杆和下横杆之间均具有两个方向的旋转自由度；上述两个作动筒所在平面与上连杆不共面。

利用上述扭力臂式前轮转弯机构的工作方法，其特征在于：(a)、操纵前轮转弯：当飞机地面滑行时，机构收到操纵系统转弯信号，阀控系统控制两个作动筒配合作动，一侧作动筒推，一侧作动筒拉，两个作动筒长度变化，带动下扭力臂和支柱活塞杆下接头一起绕活塞杆转动，即带动前轮转弯；(b)、前轮减摆功能：当飞机高速地面滑行时，两作动筒内充填压力，并通过与两个作动筒连接的液压元件的减摆阻尼孔，提供前轮减摆阻尼，满足前轮减摆功能；(c)、传递扭矩功能：当飞机起降时，作动筒腔内充填压力锁死作动筒，使其可承受轴向力，从而使两个活塞筒和上连杆共同起到传扭作用，传递机轮受跑道冲击产生的扭力矩。

本发明的有益效果：1、对比齿轮齿条式转弯机构，本发明采用双作动筒作为作动机构，结构开敞，可维护性能较好、安全寿命较长；2、对比双作动筒式转弯机构，本发明充分利用机构的空间布置和空间运动，在满足操纵前轮转弯和前轮减摆的功能基础上，大大减小机构占用的空间，同时使转弯机构具有传统前起落架上扭力臂传递扭矩的功能，从整体上简化前起落架系统，减轻前起落架系统重量；3、机构通过下扭力臂提供操纵转弯力矩，可充分利用下扭力臂的长度获得较大的操纵转弯力臂，进而减小对作动筒作动力的要求，减轻结构重量；4、适装于小型飞机以及对前起落架收放空间要求较高的特种飞机，提高飞行器地面机动能力。

附图说明

附图1扭力臂式前轮转弯机构结构示意图。

附图2扭力臂式前轮转弯机构正视图及对应剖面图。其中图2-1是扭力臂式前轮转弯机构正视图，图2-2为图2-1中的A-A剖视图。

附图3扭力臂式前轮转弯机构安装示意图。

图中标号名称：1、支柱外筒，2、上横杆，3、上接头，4、支柱外筒套筒，5、操纵作动筒，6、上连杆，7、下横杆，8、下接头，9、下扭力臂，10、支柱活塞杆下接头，11、轴承垫圈，12、机轮。

具体实施方式

扭力臂式前轮转弯机构及安装布置如附图1、2、3所示。在此简要说明本发明工作原理。

支柱外筒套筒4通过轴承垫圈11同轴安装在支柱外筒1上，并通过支柱外筒1上、下台阶沿轴向方向固定，支柱外筒套筒4可绕支柱外筒1同轴转动；上连杆6上端通过铰接方式与支柱外筒套筒4相连、下端通过铰接方式与下扭力臂9上端相连，下扭力臂9下端通过铰接方式与支柱活塞杆下接头10相连；上横杆2固定在支柱外筒1上，下横杆7固定在上连杆6下端或下扭力臂9上端，两个操纵作动筒5分别通过上接头3、下接头8安装于上横杆2与下横杆7之间，上述操纵作动筒5与上横杆2和下横杆7之间均具有两个方向的旋转自由度，且上述操纵两个作动筒5所在平面与上连杆6不共面。

(a)、操纵前轮转弯功能。当飞机低速滑行时，机构收到操纵系统转弯信号，阀控系统控制两个操纵作动筒5配合作动，一侧作动筒推，一侧作动筒拉，两个操纵作动筒5长度的变化，使由上横杆2、两个上接头3、两个操纵作动筒5、两个下接头8共同组成的连杆机构产生机构变形，造成上连杆6下端接头产生转动，进而通过下扭力臂9对支柱活塞杆和支柱活塞杆下接头10产生一个操纵转弯力矩，满足操纵前轮转弯功能。

(b)、前轮减摆功能。当飞机高速滑行时，两操纵作动筒5内充填一定的压力，并通过与两个操纵作动筒连接的液压元件的减摆阻尼孔，提供前轮减摆阻尼，满足前轮减摆功能。

(c)、上扭力臂传扭功能。两操纵作动筒5通过作上接头3和下接头8分别与上横杆2和上连杆6铰接连接，其中上连杆6的下端又与下扭力臂9铰接连接，当飞机起降时，支柱压缩量发生变化，扭力臂式前轮转弯机构可与下扭力臂9进行折叠，满足要求；同时，操纵作动筒5两腔充填较大压力，进而限制作动筒运动，锁死作动筒，使其可以承受一定的轴向力，两操纵作动筒5组合可以传递机轮12受跑道冲击产生的扭力矩。

Claims (2)

1.一种扭力臂式前轮转弯机构，其特征在于：

包括上端通过铰接方式与支柱外筒套筒(4)相连的上连杆(6)、上连杆(6)下端通过铰接方式与下扭力臂(9)上端相连，下扭力臂(9)下端通过铰接方式与支柱活塞杆下接头(10)相连；

还包括固定在支柱外筒(1)上的上横杆(2)、固定在上连杆(6)下端或下扭力臂(9)上端的下横杆(7)，以及两个分别通过上接头(3)、下接头(8)安装于上横杆(2)与下横杆(7)之间的作动筒(5)；上述作动筒(5)与上横杆(2)和下横杆(7)之间均具有两个方向的旋转自由度；

上述两个作动筒(5)所在平面与上连杆(6)不共面。

2.利用权利要求1所述扭力臂式前轮转弯机构的工作方法，其特征在于：

(a)、操纵前轮转弯：当飞机地面滑行时，机构收到操纵系统转弯信号，阀控系统控制两个作动筒(5)配合作动，一侧作动筒推，一侧作动筒拉，两个作动筒长度变化，带动下扭力臂(9)和支柱活塞杆下接头(10)一起绕活塞杆转动，即带动前轮转弯；

(b)、前轮减摆功能：当飞机高速地面滑行时，两作动筒(5)内充填压力，并通过与两个作动筒连接的液压元件的减摆阻尼孔，提供前轮减摆阻尼，满足前轮减摆功能；

(c)、传递扭矩功能：当飞机起降时，作动筒(5)腔内充填压力锁死作动筒，使其可承受轴向力，从而使两个活塞筒(5)和上连杆(6)共同起到传扭作用，传递机轮(12)受跑道冲击产生的扭力矩。

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