[发明专利]用于飞行器的防撞起落架

说明书

技术领域

本发明涉及的是飞行器的起落架，更具体的讲来，涉及的是一种飞行器的防撞起落架，这种起落架包括一个机械保险和一个易断裂式管状部件，用来在紧急着陆时通过起落架来对能量消散过程进行可预计的控制。

发明背景

直升机的大部分飞行时间是低速低空飞行模式和/或停悬运行。在直升机的这些飞行模式中发生的事故都与接近正常飞行姿态直升机的竖直下降速度快有关。尽管在高空和/或高速事故中直升机与地面撞击时的飞行姿态有着某种程度的不确定性，但是就直升机飞行员能运用自旋技术这方面来说，这些直升机都会以接近正常的飞行姿态撞击地面的。在这些类型的事故中，起落架系统，无论是撬式的还是轮式的，都是直升机与地面相撞的第一部件。就这一点而论，起落架系统的设计通常会受到制约，也就是说这种系统必须能够消减紧急着陆情况中产生的大部分撞击能量。例如，联邦航空署(FAA)对民用航空器的要求是，这种航空器在从大约20.3cm(8.0inches)的高度自由下落撞击地面后(相当于下降速度大约为2m/sec(6.55 ft/sec))整体结构不受损坏。军用飞行器的要求通常是更严格的，要求从大约68cm(26.8inches)的高度自由下落撞击地面后(相当于下降速度大约为3.7m/sec(12ft/sec))仍能保持结构完好。此外，起落架系统必须设计得万一超过起落架系统的能量吸收能力时，起落架系统对紧急着陆的反应不能增加直升机上任何乘客的危险性，例如，直升机上驾驶舱和/或乘务舱区域的突破应受到控制，和/或直升机油葙的破裂应得以避免。

生存能力要求一般是通过直升机起落架系统和/或脚架的设计来满足的，使得紧急着陆产生的大部分撞击能量被脚架和/或起落架系统所消减或耗散。例如某些直升机设计带有可断裂的桶式结构，也就是，乘客舱下部的机体部分，这种机体部分设计得在紧急着陆时会破碎，以消减撞击能量。这种类型的设计与汽车工业中用来消减顶头撞击产生的撞击能量的设计相似。

如果使用撬式起落架系统，则撬就设计得通过撬的弹性形变来衰减正常着陆产生的能量。而对紧急着陆的撞击能量，撬则以断裂来响应。金属撬的断裂会吸收大部分紧急着陆能量。尽管撬式起落架系统通常是有效的，但是这种系统的一个缺点是，因正常着陆而导致的撬随时间的质量降低程度凭眼是不易观察到的。此外，由正常着陆而引起质量降低的撬的替换是既费力又费钱的。

轮式起落架系统通常包含一个可压缩的油压支杆组件，这个组件用于衰减正常着陆产生的能量。能量的衰减是通过对此组件进行冲击以使油压支杆组件中的可压缩气体压缩而实现的。这种类型的能量衰减机构一般能有效地把着陆负荷与直升机脱开，而且不会因为多次正常着陆而引起起落架的质量随时间有任何明显的降低。为了对紧急着陆的撞击能量作出反应，轮式起落架系统可以应用一种剪切销，这种剪切销能把紧急着陆的撞击能量从油压支杆组件传递到起落架的管套上。

这种剪切销插在油压支杆组件和起落架管套的对准的开孔中，剪切销设计成在预定的负荷水平(作为紧急着陆的结果)会损坏以实现把紧急着陆的冲击能量从油压支杆组件传递到起落架管套。使用剪切销有几个缺点。首先，剪切销没有高的耐用度。在油压支杆组件和起落架管套之间负荷的传递受剪切销和相应开孔几何形状所引起的高应力梯度的支配。这可导致因多次正常着陆而产生的随时间的局部形变和质量降低。再者，凭看不容易发现剪切销和/或对准孔的机械性能降低。此外，更换磨损的和/或损坏的剪切销和/或油压支杆组件和/或管套(因开孔磨损或损坏)是一件既费力，又费时，又费钱的事情。最后，剪切销会对所有负荷，也即对正常着陆产生的竖直的，拖曳的，侧向的和扭转的负荷作出反应。用分析的方法从所有负荷状态来预先指出剪切销和相应开孔的损坏程度是困难的，而且从这一点上来看，以高的确定性预言在什么样的轴向断裂负荷下，也即极限的剪切负荷，剪切销会剪断也是困难的。此外，剪切销和/或相应的开孔的正常磨损和/或质量降低直接影响到剪切销的公差及相互配合，这又对剪切销会断裂的极限剪切负荷有很大的影响。