CN102001445B

CN102001445B - 起落架电磁扭力锁及其控制系统

Info

Publication number: CN102001445B
Application number: CN 201010557060
Authority: CN
Inventors: 詹家礼; 魏小辉; 聂宏; 龙双丽
Original assignee: Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Current assignee: Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Priority date: 2010-11-24
Filing date: 2010-11-24
Publication date: 2013-01-30
Anticipated expiration: 2030-11-24
Also published as: CN102001445A

Abstract

本发明涉及一种起落架电磁扭力锁及其控制系统，属于飞机起落架锁装置领域。该扭力锁包括轴套（5）、安装于轴套内的一号轴（1），一号轴（1）一端依次固连有轴肩（6）和二号轴（403）；上述一号轴（1）外表面上固连有止动片（101），当一号轴（1）相对轴套（5）旋转时，止动片（101）可在止动槽角度范围内转动；上述轴套（5）上还固定安装有锁框（503），锁框（503）上安装有电磁铁（504），锁框（503）内还具有锁腔（502），锁腔（502）内安装有锁销（507）和弹簧（509），锁销（507）一端作为与电磁铁（506）配合的衔铁端，另一端伸出或缩进锁腔作为与上述止动片（101）配合的锁舌端。本发明结构简单，可靠性高。

Description

起落架电磁扭力锁及其控制系统

技术领域

本发明属于飞机起落架锁装置领域。

技术背景

本发明获南京航空航天大学研究生创新基地（实验室）开放基金（201001001）资助。

水陆两栖飞机拥有在陆地和水上起降、速度上优于车辆和船舶的特点。故而，在21世纪的今天，随着世界航空工业的发展，世界各国正逐步掀起新一轮的水上飞机、水陆两栖飞机和地（海）面效应飞行器的研制高潮。

我国目前尚无实用的大型水陆两栖飞机在役，唯一的在役大型水上飞机是“水轰5” 。

所以，目前开展水陆两栖飞机起落架系统方面的研究，对于促进我国现代化国防建设和通用航空事业的发展都有着“功在当代、利在千秋”的意义。

作为我国大型水陆两栖飞机的重要参考机型之一，俄罗斯的别-200飞机采用的是两台喷气式发动机，而我国目前还没有掌握这种技术，将仍然采用螺旋桨发动机；再看加拿大的CL-215飞机，由于最大起飞重量只有19890千克；而美国PBY-5A飞机的最大起飞重量也只有16066千克，与水轰-5的最大起飞重量45000千克相去甚远。所以，以上三种飞机的主起落架布局方案均不适合我国当前研发大型水陆两栖飞机的实际情况。

而日本的US-1飞机最大起飞重量为45000千克，与水轰-5相同；因此，US-1飞机的参考价值最高。然而，我国的水轰-5飞机只是偶尔能在陆地降落的水上飞机， US-1却是名副其实的水陆两栖飞机。于是，本文对我国的大型水陆两栖飞机有如下猜想：

从设计原理来讲，考虑到设计周期和设计成本的因素，只需在水轰-5的基础上着重参照US-1飞机，重新设计其起落架系统，采用在机身两侧加鼓包的窄轮距方案，便可达到能在水陆起降的目的，研发出真正的水陆两栖飞机。之后，以此为基本型，根据适航条例的要求和用户，包括军机用户、民机用户和国外用户的各种要求，不断改进、优化和升级飞机的各方面性能，从而衍生出一系列产品，参与国际竞争。

水陆两栖飞机起落架系统的设计，关键在于主起落架的布局和收放机构的设计。

本申请人于2010年5月申请的名称为“一种飞机起落架”，申请号为“201010180497.1”的专利，该飞机起落架适用于上述在机身两侧加鼓包的窄轮距方案；该起落架电磁扭力锁及其控制系统，是基于该种飞机起落架而设计，两者紧密结合；该起落架电磁扭力锁及其控制系统不可脱离该飞机起落架而单独工作。

该飞机起落架整体结构说明：

如图所示，一种飞机起落架，包括转轴1、作动筒2、缓冲器4、套筒5、轴肩6和两个十字形铰接耳片202、302。套筒5固定连接在机身上。转轴1位于套筒5中，并且其与锁控装置连接。该锁控装置的锁控方式可以是飞机起落装置中常见的锁控方式，例如起落架中上位锁和下位锁。当该锁控装置对转轴1锁定时，转轴1就不可以在该套筒5中转动；当该锁控装置对转轴1解锁时，转轴1就可以在该套筒5中转动。缓冲器4的顶端设置有第一耳片401，中部设置有第二耳片402。转轴1嵌于第一耳片4中，并且第一耳片4和转轴1之间留有空隙。转轴1和第一耳片4通过销连接。这样，缓冲器4可围绕该销作旋转运动。轴肩6上与转轴1相配合的通孔到轴肩6侧面的距离小于其到轴肩6顶面的距离，以保证轴肩6与第一耳片401贴合时，接触面具有良好受力效果。

轴肩6设置在第一耳片401和套筒5之间的转轴1上。轴肩6的形状可以有多种形式，但是，轴肩6朝向第一耳片401的一侧均呈倾斜状态。这样可以使得起落架在收起的第一个过程中能控制为一定的角度。轴肩6可以是沿转轴1表面设置的环。作为另一种形状，如图3所示，轴肩6的纵截面呈梯形，并设置有与转轴1相配合的通孔。轴肩6不管采用何种形状，以其与转轴1呈整体件为佳。这样可以保证轴肩6不会在转轴1上移动，同时可以省去在轴肩6与转轴1之间增设紧固装置。作动筒2一端设置有一个耳片201。作动筒2内套装一个活塞杆3。活塞杆3一端伸出作动筒2，并且在该端设置有一个耳片301。作动筒2上的耳片201通过十字形铰接耳片202与机身上的耳片203连接。活塞杆3上的耳片301通过十字形铰接耳片302与缓冲器4上的第二耳片402连接。作动筒2的运动方式是飞机领域中常见的液压驱动方式。

该飞机起落架收起过程说明：

第一步：锁控装置对转轴1锁定，同时，活塞杆3向外伸出。图5所示的是起落架在正常工作时的状态示意图。此时，缓冲器4的轴线与转轴1的轴线呈垂直关系。如图6所示，活塞杆3在作动筒2中向外伸出。在这个过程中，锁控装置对转轴1锁定。这样，转轴1固定不动，缓冲器4也就不能和转轴1一起在套筒5中转动。随着活塞杆3向外伸出，通过第二耳片402，缓冲器4绕第一耳片401上的销孔旋转，直至第一耳片401的侧端与轴肩6相贴合。在该过程中，缓冲器4轴线的运动轨迹是一平面扇形。通过该步骤，缓冲器4可以绕过机身上的鼓包。

第二步：锁控装置对转轴1解锁，同时，活塞杆3继续向外伸出，直至缓冲器4轴线向上旋转至与转轴1轴线处于同一水平面。如图7所示，锁控装置对转轴1解定。这样，转轴1可以在套筒5中转动，缓冲器4也能和转轴1一起在套筒5中转动。当活塞杆3继续向外伸出时，缓冲器4从图6的位置旋转到图7的位置，即缓冲器4轴线向上旋转至与转轴1轴线处于同一水平面。在这个旋转过程中，缓冲器4上的第一耳片401始终和轴肩6的倾斜侧面贴合。缓冲器4在三维空间中运动，其轴线的运动轨迹是一个空间扇形。

第三步：锁控装置再次对转轴1锁定，同时，活塞杆3向内回收，直至缓冲器4的轴线与转轴1的轴线相垂直。如图8所示，锁控装置对转轴1锁定。这样，转轴1固定不动，缓冲器4也就不能和转轴1一起在套筒5中转动。当活塞杆3向内回收时，缓冲器4围绕第一耳片401上的销旋转，从第一耳片401与轴肩6相贴合移动至缓冲器4的轴线与转轴1的轴线相垂直。在该过程中，缓冲器4轴线的运动轨迹是一平面扇形。该扇形的角度与第一步中缓冲器4轴线绕过的平面扇形的角度大小相同。通过该步骤，起落架可以回收到机身鼓包上的起落架舱中。

该结构的起落架的收放步骤，即从其机身鼓包中的起落架舱中伸放到使用状态的步骤，与收起步骤相逆，即其第一步是上述收起步骤的第三步，第二步是上述收起步骤的第二步，第三步是上述收起步骤的第一步。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单，可靠性高，与前面所述的飞机起落架配套使用的电磁扭力锁及其控制系统。

一种飞机起落架电磁扭力锁，其特征在于：包括轴套、安装于轴套内的一号轴，一号轴一端依次固连有轴肩和二号轴；其中二号轴与一号轴垂直，轴肩靠近二号轴一侧的表面为斜面形式，该斜面向一号轴方向倾斜，与一号轴轴线相交、与二号轴轴线平行；上述轴套的两个端面沿周向均开有角度a为90° a

95°的止动槽；上述止动槽均有各自的上极限端面和下极限端面，两个止动槽的下极限端面相互垂直，两个止动槽的上极限端面也相互垂直。

上述一号轴外表面上固连有止动片，当一号轴相对轴套旋转时，止动片可在止动槽角度范围内转动，止动槽的上下两个极限端面限制止动片的转动范围；上述轴套上还固定安装有锁框，锁框上安装有电磁铁，锁框内还具有锁腔，锁腔内安装有锁销和弹簧，锁销一端作为与上述电磁铁配合的衔铁端，另一端伸出或缩进锁腔、作为与上述止动片配合的锁舌。

上述止动片、止动槽、锁框、电磁铁、锁销、弹簧均分为左右两组；上述两个止动片分别装配于两个锁框左、右两侧；左边锁框内的锁销，是锁舌端位于左侧、衔铁端位于右侧的安装方式；右边锁框内的锁销，是锁舌端位于右侧、衔铁端位于左侧的安装方式；与左边锁框内锁销衔铁端配合的电磁铁安装在右边锁框上，与右边锁框内锁销衔铁端配合的电磁铁安装在左边锁框上；上述两个止动片之间的夹角为90度，上述止动槽的上下两个极限端面间的夹角为90° a

95°；其中，极限断面指的是一号轴旋转的过程中，其止动片最后接触到的止动槽内的那个面。

上述结构可以有效地配合背景技术中的起落架收放机构工作，使整个起落架收放系统更加简洁，有效。其中，“两个止动片之间夹角为90度” ，是为了配合背景技术中起落架收起的第二步骤；“两个止动槽周向相差90-95度”是为背景技术中起落架收起的第二步骤提供一个0-5度的角度余量，以便在左止动槽的极限端面上安装第二触发开关。

上述起落架电磁扭力锁的控制系统，其特征在于：该控制系统包括由第一触发开关、第二触发开关、电磁铁、电源组成的简单电路；且该电磁扭力锁中的全部电磁铁串联在同一控制电路中，其中第一触发开关安装在轴肩的斜面上，第二触发开关安装在起落架收起时的左止动槽上极限端面处。

本发明的有益效果：相对于普遍应用于飞机上的液压驱动锁而言，本发明结构简单，重量小，操控简单，可靠性高，能很好地配合起落架背景技术里的收放运动。

附图说明

图1飞机起落架整体结构示意图；

图2是起落架完全放下的状态示意图；

图3是起落架收起第一步的末状态示意图；

图4是起落架收起第二步的末状态示意图；

图5是起落架完全收起的状态示意图；

图6是装配有上下止动片和梯形轴肩的起落架转轴部件示意图；

图7是锁销示意图；

图8是装配有电磁铁和锁框的起落架转轴轴套部件示意图；

图9是整个锁装置示意图；

图10是锁装置的上锁状态示意图；

图11是对应于图2起落架状态的控制电路图；

图12是对应于图3起落架状态的控制电路图；

图13是对应于图4起落架状态的控制电路图；

图14是对应于图5起落架状态的控制电路图；

图中标号名称：1、一号轴，2、作动筒，3、活塞杆，4、缓冲器，5、套筒，6、轴肩，201、耳片，202、十字形铰接耳片，203、耳片，301、耳片，302、十字形铰接耳片，401、第一耳片，402、第二耳片，403、二号轴，701、基体，702、第一凸台，703、第二凸台，704、第三凸台，705、短轴，706、圆孔，101、左止动片，102、右止动片，501、左止动槽，502、锁腔，503、左锁框，504、左电磁铁，505、右锁框，506、右电磁铁，507、左锁销，508、右锁销，509、左弹簧，510、右弹簧，511、右止动槽，701、第一触发开关，702、第二触发开关。

具体实施方式

（1）、转轴锁与起落架收放过程的协调工作原理如下：

上锁时，一号轴被锁定，不能转动；开锁时，一号轴解除锁定，可以转动。二号轴在上锁和开锁时，均可以转动。

如图2，起落架完全放下；此时, 第一触发开关701不受压力，控制电路状态如图11所示：第一触发开关701断开，第二触发开关702闭合，上锁；

从图2到图3，第一触发开关701受压，处于闭合状态；此时，控制电路状态如图12所示：第一触发开关701闭合，第二触发开关702闭合，开锁；

从图3到图4，控制电路状态图12所示：第一触发开关701闭合，第二触发开关702闭合，开锁；

从图4继续往上旋转一个很小的角度（小于或等于5°），第二触发开关702受压，断开。此时，控制电路状态如图13所示：第一触发开关701闭合，第二触发开关702断开，上锁；

然后，起落架往下回转一个很小的角度（小于或等于5°），回到图4所示状态，控制电路状态如图13所示：第一触发开关701闭合，第二触发开关702断开，上锁；

从图4到图5，起落架完全收起，第一触发开关701不受压力，处于断开状态。此时控制电路状态如图14所示：第一触发开关701断开，第二触发开关702断开，上锁。

起落架放下过程与上述收起过程相逆。

（2）、转轴锁的零部件组成如下：

如图6所示，为装配有梯形轴肩6、二号轴403和止动片101的一号轴1部件；

如图7所示，为锁销507示意图，锁销507上的斜面能减小锁销在收缩运动过程中受到的阻力。

如图8所示，为装配有锁框503，电磁铁504的转轴轴套5部件，其中包括止动槽501，锁腔502，锁框503，电磁铁504；止动槽501的上下两个极限端面间的角度为a ，且90°

a

95°。

（3）转轴锁本身上锁与开锁的工作原理如下：

如图9所示，为起落架完全放下时，锁装置的状态；左止动片被左锁销和左锁槽的下极限端面限制，使得一号轴1不能转动；电路中第一触发开关701断开，第二触发开关702闭合，上锁；此时，起落架状态和控制电路状态如图2和图11所示。

到起落架由图2运动到图3位置，电路中第一触发开关701闭合，第二触发702闭合，电磁铁开始工作，电磁铁的吸引力令锁销收缩，开锁；此时，锁系统的控制电路状态如图12所示。

从图3运动到图4位置，电磁铁一直工作，锁销一直被电磁铁吸引而收缩，开锁；此时，锁系统的控制电路状态如图12所示。

当作动筒2继续伸长，一号轴1从图4位置继续转过一个微小角度（小于或等于5°），此时，左止动片和右止动片分别被左止动槽的上极限端面和右止动槽的上极限端面止动；第一触发开关701仍然受压，第一触发开关701处于闭合状态；第二触发开关702被按下，第二触发开关702处于断开状态；于是电磁铁断电，停止工作；左锁销和右锁销在内部弹簧的作用下，伸出来，上锁；此时，锁系统的控制电路状态如图13所示。

然后，作动筒2收缩，起落架回到图4的位置，第一触发开关701闭合，第二触发开关702断开，上锁；此时，锁系统的控制电路状态如图13所示。

从图4到图5位置，第一触发开关701解除压力，断开；第二触发开关702断开，上锁；在作动筒2收缩，起落架向机身内侧收入时，起落架一号轴1有往回运动的趋势，从而止动片102也有往回运动的趋势；但此时止动片102被锁销508止动，使得起落架在作动筒2的收缩运动下能顺利往机身靠拢，完全收入到起落架舱内；此时，锁系统的控制电路状态如图14所示。

起落架放下过程与此收起过程相逆。

（4）、锁的开锁与上锁原理：

如图10为上锁状态，控制电路为断路状态，电磁铁中无电流通过，锁销在内部弹簧的作用下，伸长，从而上锁；

当第一触发开关701和第二触发开关702同时闭合时，控制电路为开路状态，电磁铁中有电流通过，锁销被电磁铁吸引，开锁；弹簧被压缩而存储势能，供上锁时使用。

Claims

1.一种起落架电磁扭力锁，其特征在于：

包括轴套（5）、安装于轴套内的一号轴（1），一号轴（1）一端依次固连有轴肩（6）和二号轴（403）；

其中二号轴（403）与一号轴（1）垂直，轴肩（6）靠近二号轴（403）一侧的表面为斜面形式，该斜面向一号轴方向倾斜，与一号轴轴线相交、与二号轴轴线平行；

上述轴套（5）沿周向开有角度范围在90-95度的止动槽（501）；上述一号轴（1）外表面上固连有止动片（101），当一号轴（1）相对轴套（5）旋转时，止动片（101）可在止动槽角度范围内转动；

上述轴套（5）上还固定安装有锁框（503），锁框（503）上安装有电磁铁（504），锁框（503）内还具有锁腔（502），锁腔（502）内安装有锁销（507）和弹簧（509），锁销（507）一端作为与电磁铁（506）配合的衔铁端，另一端伸出或缩进锁腔作为与上述止动片（101）配合的锁舌端。

2.根据权利要求1所述的起落架电磁扭力锁，其特征在于：

上述止动片、止动槽、锁框、电磁铁、锁销、弹簧一共为左右两组；

上述两个止动片分别位于两个锁框左、右两侧的左、右两个止动槽内；左边锁框内的锁销为锁舌端位于左侧，衔铁端位于右侧的安装方式；右边锁框内的锁销为锁舌端位于右侧，衔铁端位于左侧的安装方式；与左边锁框内锁销衔铁端配合的电磁铁安装在右边锁框上，与右边锁框内锁销衔铁端配合的电磁铁安装在左边锁框上；

上述两个止动片在周向相差90度，上述两个止动槽周向相差90-95度。

3.根据权利要求2所述的起落架电磁扭力锁的控制系统，其特征在于：

该控制系统包括由第一触发开关（701）、第二触发开关（702）、电磁铁、电源组成的回路；其中第一触发开关安装在轴肩的斜面上，第二触发开关安装在起落架收起时的左止动槽上极限端面处；该控制系统中的全部电磁铁串联在同一控制电路中，第一触发开关和第二触发开关要同时闭合，电磁铁才具有磁性；只要其中一个开关断开，电磁铁便失去磁性。