CN111645851A - 一种内嵌电驱动航向增稳型滑橇着陆装置及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种内嵌电驱动航向增稳型滑橇着陆装置及其工作方法，包括外筒、上扭力臂、下扭力臂、支座、滑橇、导轮、上端盖、活塞杆、摇臂、安装板、摩擦板、载荷传感器、缓冲器、滑橇俯仰缓冲器和作动筒模块。本发明具体是提供了一种内嵌电驱动航向增稳型滑橇着陆装置及其工作方法，当飞行器滑跑方向发生偏差，***控制无刷电机驱动摇臂连杆机构将摩擦板压下道面产生压力，从而改变单侧着陆装置与道面的结合力，使机身受到偏航力矩，进而对飞行器滑跑方向进行纠正，增强飞行器滑跑航向稳定性，载荷传感器能测量摩擦板对道面的压力并提供反馈，摩擦板选用耐热性复材，并在其底部加工特定纹路，以提供额外的侧向力，减轻飞行器甩尾现象。

Description

一种内嵌电驱动航向增稳型滑橇着陆装置及其工作方法

技术领域

本发明涉及高超声速飞行器滑跑着陆技术领域，尤其涉及一种内嵌电驱动航向增稳型滑橇着陆装置及其工作方法。

背景技术

起落架主要分为轮式起落架与滑橇式起落架，传统飞行器多采用轮式起落架，着陆稳定易于滑跑，但存在着结构复杂、重量大、占据空间大等问题。而滑橇式起落架结构简单、重量轻、成本低、性能可靠、占据空间小。对于部分高超声速机型，为了降低起落装置对于收放空间和结构重量的设计限制，亦采用滑橇式着陆装置，通过滑橇与道面的摩擦进行减速制动。美国的X-15A曾采用滑橇式着陆，并进行试飞验证。但是，对于采用滑橇式起落装置着陆的高超声速飞行器，传统的滑橇式起落架存在着方向不稳定等问题，目前已经公布的部分滑橇式起落架专利中，也存在着机构不紧凑、航向稳定性差等问题，且多数依赖液压***作动，而用电力***取代液压***的全电起落架***相比之下很多方面都有优势，全电航向增稳型滑橇着陆装置有较大的研究价值。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明针对以滑橇式起落装置着陆的高超声速飞行器着陆稳定性的要求，提出一种内嵌电驱动航向增稳型滑橇着陆装置及其工作方法。

本发明采取的技术方案如下：一种内嵌电驱动航向增稳型滑橇着陆装置，包括外筒、上扭力臂、下扭力臂、支座、滑橇、导轮、上端盖、活塞杆、摇臂、安装板、摩擦板、载荷传感器、缓冲器、滑橇俯仰缓冲器和作动筒模块；

所述活塞杆上端与所述外筒同轴连接，且所述活塞杆滑动设于所述外筒内；

所述上扭力臂与所述外筒铰接，所述下扭力臂与所述活塞杆铰接，所述上扭力臂与所述下扭力臂铰接；

所述支座与活塞杆下端连接，所述滑橇中部两侧与所述支座下部铰接，所述支座4为所述滑橇提供俯仰自由度，以适应不同的道面情况；

所述导轮固定设于所述滑橇后部的两端；

所述滑橇俯仰缓冲器两端分别与所述支座和所述滑橇铰接；

所述滑橇俯仰缓冲器包括滑橇俯仰缓冲器活塞杆与滑橇俯仰缓冲器外筒，所述滑橇俯仰缓冲器外筒与所述滑橇铰接，所述滑橇俯仰缓冲器活塞杆与所述滑橇俯仰缓冲器外筒同轴连接，且所述滑橇俯仰缓冲器活塞杆滑动设于滑橇俯仰缓冲器外筒内，所述滑橇俯仰缓冲器活塞杆与所述支座铰接；

所述上端盖固定设于所述外筒上端；

所述摇臂上端与所述支座铰接，所述安装板与所述摇臂下端铰接；

所述摩擦板上表面与所述安装板下表面通过螺钉固定连接；

所述作动筒模块集成在所述活塞杆内部，可以节约空间；

所述载荷传感器固定设于所述外筒内，所述上端载荷传感器包括第一载荷传感器和第二载荷传感器，所述第一载荷传感器固定在所述缓冲器上，所述缓冲器固定设于所述第一载荷传感器和所述作动筒模块之间，所述第二载荷传感器在所述作动筒模块上；

所述作动筒模块包括无刷电机、减速器、联轴器、丝杆限制滑轨、螺母套筒、丝杆和顶针；

所述无刷电机和减速器均固定在所述活塞杆内；

所述减速器与所述无刷电机连接；

所述第二载荷传感器固定在所述无刷电机上；

所述联轴器联接所述减速器的输出轴和所述丝杆，所述丝杆通过所述联轴器将所述减速器输出的旋转运动转化为直线运动；

所述螺母套筒安装在所述丝杆上；

所述顶针连接在所述螺母套筒下端，且所述顶针位于所述丝杆外侧；

所述丝杆限制滑轨固定设于所述活塞杆内，且所述丝杆限制滑轨位于所述顶针外侧；

所述顶针下端铰接设有连杆，所述连杆下端与所述摇臂中部铰接；

所述作动筒模块通过所述摇臂和所述连杆控制所述安装板和所述摩擦板放下或收起，并根据飞行器偏航的程度和载荷传感器的反馈控制将所述摩擦板压下道面的压力大小。

进一步地，所述摩擦板采用耐热性复合材料，并在底部加工特定纹路，增加滑跑过程中的侧向力，防止纠偏时飞行器甩尾。

本发明还公开了一种内嵌电驱动航向增稳型滑橇着陆装置的工作方法，包括以下过程：

飞行器着陆，滑橇接触道面，通过滑橇俯仰缓冲器进行缓冲，飞行器滑跑制动；若飞行器滑跑方向正确，则无刷电机不启动，摩擦板保持在上位，与道面分离，当飞行器滑跑方向发生偏差，无刷电机转动，作动筒模块通过摇臂将摩擦板压下道面产生压力，从而改变单侧着陆装置与道面的结合力，使机身受到偏航力矩，进而对飞行器滑跑方向进行纠正，底部有特定纹路的耐热复材摩擦板能提供额外的侧向力，减轻飞行器甩尾现象。

采用上述结构本发明取得的有益效果如下：

(1)本发明相较于传统高超声速飞行器滑橇式着陆装置，提供了一种内嵌式电驱动航向增稳的着陆装置，可对飞行器滑跑方向进行纠正，增强飞行器着陆滑跑的航向稳定性；

(2)本发明相较于传统高超声速飞行器滑橇式着陆装置，对摩擦板与道面的压力可控，可对飞行器滑跑减速率进行控制；

(3)本发明相较于传统高超声速飞行器滑橇式着陆装置，选用带有特殊纹路的耐热复材摩擦板，在摩擦板放下时提供额外的侧向力，可防止纠偏时飞行器甩尾。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的内部结构示意图；

图3为本发明作动筒模块的结构示意图；

图4为本发明作动筒模块顶针的结构示意图；

图5为本发明作动筒模块螺母套筒和丝杆的结构示意图；

图6为本发明滑橇的结构示意图；

图7为本发明摩擦板的示意图；

图8为本发明摩擦板的工作状态示意图。

其中，1、外筒，2、上扭力臂，3、下扭力臂，4、支座，5、滑橇，6、导轮，7、滑橇俯仰缓冲器活塞杆，8、滑橇俯仰缓冲器外筒，9、上端盖，10、活塞杆，11、摇臂，12、安装板，13、摩擦板，14、载荷传感器，15、缓冲器，16、无刷电机，17、减速器，18、联轴器，19、丝杆限制滑轨，20、螺母套筒，21、丝杆，22、顶针，23、连杆。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

一种内嵌电驱动航向增稳型滑橇着陆装置，包括外筒1、上扭力臂2、下扭力臂3、支座4、滑橇5、导轮6、上端盖9、活塞杆10、摇臂11、安装板12、摩擦板13、载荷传感器14、缓冲器15、滑橇俯仰缓冲器和作动筒模块；

如图1和图6所示，所述活塞杆10上端与所述外筒1同轴连接，且所述活塞杆10滑动设于所述外筒1内；所述上扭力臂2与所述外筒1铰接，所述下扭力臂3与所述活塞杆10铰接，所述上扭力臂2与所述下扭力臂3铰接；所述支座4与活塞杆10下端连接，所述滑橇5中部两侧与所述支座4下部铰接，所述支座4为所述滑橇5提供俯仰自由度，以适应不同的道面情况；所述导轮6固定设于所述滑橇5后部的两端，用于在起落架收起到上位时与滑轨接触，使滑橇5旋转，贴近活塞杆10以减小收放空间；所述滑橇俯仰缓冲器两端分别与所述支座4和所述滑橇5铰接；所述滑橇俯仰缓冲器包括滑橇俯仰缓冲器活塞杆7与滑橇俯仰缓冲器外筒8，所述滑橇俯仰缓冲器外筒8与所述滑橇5铰接，所述滑橇俯仰缓冲器活塞杆7与所述滑橇俯仰缓冲器外筒8同轴连接，且所述滑橇俯仰缓冲器活塞杆7滑动设于滑橇俯仰缓冲器外筒8内，所述滑橇俯仰缓冲器活塞杆7与所述支座4铰接；所述上端盖9固定设于所述外筒1上端，用于固定外筒1和缓冲器15内部装置；所述摇臂11上端与所述支座4铰接，所述安装板12与所述摇臂11下端铰接；所述摩擦板13上表面与所述安装板12下表面通过螺钉固定连接；所述作动筒模块集成在所述活塞杆10内部，可以节约空间。

如图2所示，载荷传感器14、缓冲器15和作动筒模块设于所述活塞杆10上端与所述外筒1内部，所述载荷传感器14固定设于所述外筒1内，所述上端载荷传感器14包括第一载荷传感器和第二载荷传感器，所述第一载荷传感器固定在所述缓冲器15上，所述缓冲器15固定设于所述第一载荷传感器和所述作动筒模块之间，吸收飞行器着陆时冲击所生成的能量，所述第二载荷传感器在所述作动筒模块上，两个载荷传感器14分别采集滑橇5与摩擦机构所受的垂向载荷。

如图3-5所示，所述作动筒模块包含无刷电机16、减速器17、联轴器18、丝杆限制滑轨19、螺母套筒20、丝杆21和顶针22；无刷电机16固定在活塞杆10内，由飞行器***控制，作为纠偏的驱动；减速器17固定在活塞杆10内，与无刷电机16连接，用于降低无刷电机16的输出转速；联轴器18上端与减速器17输出轴联接，下端与丝杆21联接；丝杆21通过联轴器18与减速器17连接，将减速器17输出的旋转运动转化为直线运动；螺母套筒20上部与丝杆21连接，螺母套筒20下部与顶针22连接；顶针22上端固定在丝杆21上，下端与连杆23铰接，驱动摇臂11连杆23机构；丝杆限制滑轨19限制螺母套筒20的转动，确保旋转运动转化为直线运动；无刷电机16、减速器17、联轴器18、丝杆21、螺母套筒20、顶针22、丝杆限制滑轨19集成在活塞杆10内，进一步节约空间。

如图7和图8所示，连杆23上端与顶针22铰接，连杆23下端与摇臂11铰接；摩擦板13通过螺钉固定在安装板12上，磨损后便于更换，摩擦板13采用底部加工有特定纹路的耐热性复合材料，增加滑跑过程中的侧向力，防止纠偏时飞行器甩尾。

如图7和图8所示，一种内嵌电驱动航向增稳型滑橇着陆装置工作时，飞行器着陆，滑橇5接触道面，通过滑橇俯仰缓冲器15进行缓冲并滑跑制动，若飞行器滑跑方向正确，则无刷电机16不启动，摩擦板13保持在上位，与道面分离。当飞行器滑跑方向发生偏差，无刷电机16转动，作动筒模块通过摇臂11将摩擦板13压下道面产生压力，从而改变单侧着陆装置与道面的结合力，使机身受到偏航力矩，进而对飞行器滑跑方向进行纠正，底部有特定纹路的耐热复材摩擦板13能提供额外的侧向力，减轻飞行器甩尾现象。

当飞行器着陆滑跑航向正确时，摩擦板13机构保持在上位，如图7所示，当航向发生偏差时，作动筒模块带动顶针22下压，通过摇臂11连杆23机构将摩擦板13压下道面产生压力，如图8所示。

要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (3)

1.一种内嵌电驱动航向增稳型滑橇着陆装置，其特征在于，包括外筒、上扭力臂、下扭力臂、支座、滑橇、导轮、上端盖、活塞杆、摇臂、安装板、摩擦板、载荷传感器、缓冲器、滑橇俯仰缓冲器和作动筒模块；

所述活塞杆上端与所述外筒同轴连接，且所述活塞杆滑动设于所述外筒内；

所述上扭力臂与所述外筒铰接，所述下扭力臂与所述活塞杆铰接，所述上扭力臂与所述下扭力臂铰接；

所述支座与活塞杆下端连接，所述滑橇中部两侧与所述支座下部铰接；

所述导轮固定设于所述滑橇后部的两端；

所述滑橇俯仰缓冲器两端分别与所述支座和所述滑橇铰接；

所述滑橇俯仰缓冲器包括滑橇俯仰缓冲器活塞杆与滑橇俯仰缓冲器外筒，所述滑橇俯仰缓冲器外筒与所述滑橇铰接，所述滑橇俯仰缓冲器活塞杆与所述滑橇俯仰缓冲器外筒同轴连接，且所述滑橇俯仰缓冲器活塞杆滑动设于滑橇俯仰缓冲器外筒内，所述滑橇俯仰缓冲器活塞杆与所述支座铰接；

所述上端盖固定设于所述外筒上端；

所述摇臂上端与所述支座铰接，所述安装板与所述摇臂下端铰接；

所述摩擦板上表面与所述安装板下表面通过螺钉固定连接；

所述作动筒模块集成在所述活塞杆内部；

所述载荷传感器固定设于所述外筒内，所述上端载荷传感器包括第一载荷传感器和第二载荷传感器，所述第一载荷传感器固定在所述缓冲器上，所述缓冲器固定设于所述第一载荷传感器和所述作动筒模块之间，所述第二载荷传感器在所述作动筒模块上；

所述作动筒模块包括无刷电机、减速器、联轴器、丝杆限制滑轨、螺母套筒、丝杆和顶针；

所述无刷电机和减速器均固定在所述活塞杆内；

所述减速器与所述无刷电机连接；

所述第二载荷传感器固定在所述无刷电机上；

所述联轴器联接所述减速器的输出轴和所述丝杆，所述丝杆通过所述联轴器将所述减速器输出的旋转运动转化为直线运动；

所述螺母套筒安装在所述丝杆上；

所述顶针连接在所述螺母套筒下端，且所述顶针位于所述丝杆外侧；

所述丝杆限制滑轨固定设于所述活塞杆内，且所述丝杆限制滑轨位于所述顶针外侧；

所述顶针下端铰接设有连杆，所述连杆下端与所述摇臂中部铰接。

2.根据权利要求1所述的一种内嵌电驱动航向增稳型滑橇着陆装置，其特征在于，所述摩擦板采用耐热性复合材料。

3.一种内嵌电驱动航向增稳型滑橇着陆装置的工作方法，其特征在于，具体包括以下过程：

飞行器着陆，滑橇接触道面，通过滑橇俯仰缓冲器进行缓冲，飞行器滑跑制动；若飞行器滑跑方向正确，则无刷电机不启动，摩擦板保持在上位，与道面分离，当飞行器滑跑方向发生偏差，无刷电机转动，作动筒模块通过摇臂将摩擦板压下道面产生压力，从而改变单侧着陆装置与道面的结合力，使机身受到偏航力矩，进而对飞行器滑跑方向进行纠正，底部有特定纹路的耐热复材摩擦板能提供额外的侧向力，减轻飞行器甩尾现象。

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