[发明专利]起落架半主动减摆器及其控制方法

说明书

技术领域

本发明的半主动减摆器及其控制方法，属起落架减摆器领域。

背景技术

飞机在起飞或着陆滑跑时，前轮有时会发生一种偏离中立位置的剧烈的侧向摆动，导致前起落架支柱和机身的晃动，严重时会影响驾驶员的正常操纵，甚至引起机身部件和起落架结构的破坏或事故的发生，这种复杂振动称为前轮摆振，是一种非常有害的自激振动。

目前国内外主要靠安装前轮减摆器来抑制摆振。前轮减摆器一般采用油液式减摆器。当发生摆振时，机轮通过活塞杆带动活塞在外筒内往复移动，迫使由活塞分隔的两腔内的油液通过活塞上的节流孔来回流动。油液经节流孔来回流动过程中要产生一个对支柱轴线的阻尼力矩，阻止前轮摆动，并使机械能逐渐变成热能耗散掉。

油液减摆器的设计要兼顾防摆和飞机滑跑方向稳定性。减摆器阻尼偏小就难以起到减摆的作用，相反，若减摆器阻尼过大，则会导致飞机滑跑方向的不稳定。因此，传统型式的减摆器必须取得两者之间的折衷。且节流孔大小选定后，减摆阻尼力不可调节，是被动式的阻尼装置，缺乏适应性，而减摆器实际工作时会受到温度的影响、压力变化的影响，如有的减摆器装有温度控制活门，但此类活门结构复杂，精度低。

对于大型飞机或装有小车式起落架、自行车式起落架或两主轮距较小的前三点起落架的飞机，一般前轮都设计成可操纵转向的。在结构上操纵作动筒与减摆器常常整合在一起，称为操纵减摆器。操纵减摆器兼有操纵及减摆功能，一方面要提供可供前轮转向的力矩，另一方面必须具备防止前轮摆振的足够阻尼。此类减摆器结构复杂，转向和防摆的耦合使维护保养成本增加，且其减摆阻尼不可调。

主动控制和半主动控制技术被应用于车辆悬架和建筑物的防风抗摆，控制目标是减弱外界激励对系统的干扰。起落架前轮的摆振是一种自激振动，当外界激励消失后，机轮会以一定摆动频率和幅值继续振动，因此控制目标是抑制摆振的发生或者使摆振的振幅达到最小，同时要兼顾滑跑方向稳定性问题。文中S.H.Long，″Active control of shimmy oscillation inaircraft landing gear，″Concordia University，2007.提出利用主动控制技术抑制飞机前轮摆振，侧重于控制算法的研究，具体实施方案并未涉及。文中B.S.a.D.K.Maiti，″Lateral stability of a typical noselanding gear using torsional magneto-rheological(MR)damper，″India Conference，2008.INDICON 2008.AnnualIEEE Volume 2，11-13 Dec.2008 Page(s)：553-558 2008.提出用基于磁流变液减摆器的半主动控制技术抑制飞机前轮摆振，但是因为金属的密度大，磁流变悬浮液的分散性不稳定，沉降问题很严重。

发明内容

本发明为了克服现有起落架减摆器减摆阻尼不可调节，受温度和油液压缩影响，适应性差的不足，提供一种减摆阻尼可控，与操纵系统分离，可以考虑包括油液温度和油液压缩变化因素，满足飞机滑跑、减摆、操纵时不同阻尼需求的半主动减摆装置。

本发明的半主动减摆器，包括缸体、活塞、活塞杆、高速开关阀、控制器以及各类传感器，包括位移传感器、加速度传感器、温度传感器、压力传感器。所述缸体与起落架缓冲器外筒连接；所述活塞杆与起落架扭力臂连接；前轮的摆动通过轮叉和扭力臂带动活塞杆，继而带动活塞在缸体内往复运动；所述活塞将缸体分为左腔和右腔；所述缸体的左腔和右腔通过管路和高速开关阀相连接；所述高速开关阀由控制器驱动；所述传感器用来获得机轮摆动位移、速度和加速度信息以及减摆器油液压力和温度信息；所述控制器根据接收到的传感器信号，通过控制算法改变高速开关阀的占空比，以脉宽调制方式调节高速开关阀的流量。

一种起落架半主动减摆器，包括缸体、置于缸体内的活塞、与活塞连接并伸出缸体的活塞杆，缸体通过缓冲器外筒耳片与起落架缓冲器外筒连接，活塞杆与起落架扭力臂连接，本发明还包括位移传感器、第一加速度传感器、第二加速度传感器、温度传感器、压力传感器、控制器、高速开关阀，所述高速开关阀与控制器电连接，并且通过管路一端与缸体左腔相通，另一端与缸体右腔相通。所述位移传感器与控制器电连接并设置在活塞杆和缓冲器外筒之间，第一加速度传感器与控制器电连接并设置在缓冲器外筒上，第二加速度传感器与控制器电连接并设置在机轮轮轴上，温度传感器与控制器电连接并装配在缸体上，压力传感器与控制器电连接并装配在缸体上。