本發(fā)明涉及一種全電式主著陸架及無(wú)人機(jī)，屬于無(wú)人機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

背景技術(shù)：

1、無(wú)人機(jī)具有重量小、裝載大、速度快、續(xù)航長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，可深入眾多危險(xiǎn)和未知的區(qū)域進(jìn)行作業(yè)，目前已廣泛應(yīng)用于戰(zhàn)地偵查、災(zāi)害救援等領(lǐng)域。無(wú)人機(jī)的發(fā)射和降落回收是整個(gè)飛行過(guò)程中的關(guān)鍵階段。其中，無(wú)人機(jī)的回收方式主要有輪式滑跑降落、攔阻網(wǎng)回收和傘降回收等，考慮到經(jīng)濟(jì)性、安全性與可靠性，一般采用輪式滑跑降落的方式進(jìn)行無(wú)人機(jī)回收。

2、主著陸架不僅是無(wú)人機(jī)的重要承力部件，還是兼有重要操作特性的作動(dòng)系統(tǒng)之一，通過(guò)復(fù)雜的控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)著陸架收放、機(jī)輪剎車(chē)和轉(zhuǎn)向等重要功能。目前，無(wú)人機(jī)領(lǐng)域使用的主著陸架多為液壓/氣動(dòng)式，即通過(guò)液壓或氣動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)主著陸架收起與展開(kāi)。不過(guò)，液壓或氣動(dòng)式主著陸架通常需要在無(wú)人機(jī)機(jī)身內(nèi)部安置液壓泵-油箱或氣泵-氣源等動(dòng)力存儲(chǔ)裝置和其他輔助裝置，增加了無(wú)人機(jī)整體的重量與體積，降低了無(wú)人機(jī)的工作效率和續(xù)航能力。

3、隨著全電飛機(jī)技術(shù)的發(fā)展，全電式主著陸架的設(shè)計(jì)具有重要意義。相比全電化無(wú)人機(jī)的電驅(qū)動(dòng)方式，上述液壓或是氣動(dòng)方式驅(qū)動(dòng)均存在工作介質(zhì)（油液或氣體）泄漏的風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)液壓/氣動(dòng)系統(tǒng)的正常工作帶來(lái)隱患，降低了無(wú)人機(jī)的安全性，且不利于無(wú)人機(jī)的日常維護(hù)，延長(zhǎng)起飛前機(jī)務(wù)檢查和準(zhǔn)備時(shí)間。國(guó)內(nèi)外研究機(jī)構(gòu)對(duì)全電式飛機(jī)的著陸架系統(tǒng)進(jìn)行了不同程度的研究。其中，英國(guó)開(kāi)展了全電起落架收放（elgear）項(xiàng)目，以空客a320飛機(jī)起落架為研究對(duì)象，開(kāi)發(fā)全電化的設(shè)計(jì)方案；國(guó)內(nèi)空軍裝備部的胡愈剛等人在文章中簡(jiǎn)要闡述了全電起落架系統(tǒng)集成的相關(guān)研究，并提出了初步的設(shè)計(jì)方案；南京航空航天大學(xué)的夏昊天等人對(duì)全電起落架的前起落架電動(dòng)轉(zhuǎn)彎?rùn)C(jī)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)研究，優(yōu)化了前起落架的擺振性能。

4、目前無(wú)人機(jī)領(lǐng)域所用的主著陸架均采用傳統(tǒng)的單氣腔油氣式減震器結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)緩沖吸能作用，其具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn)，但是對(duì)于無(wú)人機(jī)而言，其起飛和降落的場(chǎng)景多變，尤其是軍用環(huán)境下，崎嶇的戶(hù)外場(chǎng)地以及大量級(jí)的沖擊震動(dòng)條件對(duì)緩沖裝置的要求更為苛刻。在這種情況下，傳統(tǒng)的油氣式減震器無(wú)法滿(mǎn)足復(fù)雜環(huán)境下軍用無(wú)人機(jī)著陸架的使用要求，在面對(duì)不同程度的沖擊震動(dòng)時(shí)，傳統(tǒng)的油氣式減震器所提供的阻尼力沒(méi)有太大差異，反饋到機(jī)體上的震動(dòng)幅度也基本一致，無(wú)法針對(duì)瞬時(shí)大量級(jí)的沖擊震動(dòng)起到良好的減震效果。

5、專(zhuān)利cn102162499a一種帶有變阻尼減震器的滾筒洗衣機(jī)，提出通過(guò)控制器控制進(jìn)入電磁鐵的電流大小來(lái)改變磁流體的流動(dòng)性。專(zhuān)利cn112145607a一種基于磁控阻尼的地鐵浮置板隔振器，提出通過(guò)外界給勵(lì)磁線圈提供激勵(lì)電流，根據(jù)激勵(lì)電流的大小，產(chǎn)生相應(yīng)的磁場(chǎng)，隨著磁場(chǎng)的變化，阻尼通道內(nèi)磁流體的剪切屈服應(yīng)力將隨之變化，宏觀表現(xiàn)為地鐵浮置板隔振器阻尼力可通過(guò)調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流的大小進(jìn)行控制。但這些阻尼力可調(diào)都是基于外界賦予電流變化，對(duì)于無(wú)人機(jī)來(lái)說(shuō)，由于起飛和降落的場(chǎng)景多變，無(wú)法及時(shí)根據(jù)無(wú)人機(jī)的實(shí)際情況，實(shí)時(shí)獲得合適的電流，從而調(diào)節(jié)阻尼力來(lái)滿(mǎn)足無(wú)人機(jī)主著陸架在軍用領(lǐng)域復(fù)雜環(huán)境下的減震需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種能根據(jù)無(wú)人機(jī)使用場(chǎng)景情況實(shí)時(shí)自我調(diào)節(jié)阻尼力、有效提升了主著陸架系統(tǒng)工作的快速性、準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性、且具有適應(yīng)能力強(qiáng)、維護(hù)性好、集成度高的全電式主著陸架及無(wú)人機(jī)。

2、本發(fā)明的技術(shù)解決方案：一種全電式主著陸架，包括自適應(yīng)磁阻緩沖器、折疊式斜撐桿、收放作動(dòng)器、扭力臂組件和電動(dòng)剎車(chē)機(jī)輪；

3、所述的自適應(yīng)磁阻緩沖器包括支撐外筒、活塞桿、機(jī)輪軸、柱塞桿、浮動(dòng)擋圈、激勵(lì)線圈和永磁體，支撐外筒內(nèi)腔頂部安裝柱塞桿，浮動(dòng)擋圈套在柱塞桿外，將支撐外筒內(nèi)腔分成上部的空氣腔和下部的流體腔，柱塞桿內(nèi)腔底部安裝帶阻尼孔的端蓋，活塞桿頂部安裝活塞，活塞桿從活塞一端套在柱塞桿外，并能在支撐外筒內(nèi)腔內(nèi)沿柱塞桿往復(fù)運(yùn)動(dòng)，活塞下方的活塞桿外壁上設(shè)置永磁體，柱塞桿下方的支撐外筒內(nèi)腔壁上設(shè)置激勵(lì)線圈，永磁體和激勵(lì)線圈之間形成環(huán)形縫；活塞桿遠(yuǎn)離活塞的一端伸出支撐外筒，活塞桿伸出端末端安裝機(jī)輪軸；支撐外筒內(nèi)腔的流體腔、柱塞桿內(nèi)腔和活塞桿內(nèi)腔中充滿(mǎn)磁流體，空氣腔內(nèi)密封帶有一定的壓力的空氣。

4、一種采用任一所述的全電式主著陸架的無(wú)人機(jī)，鏡像設(shè)置在無(wú)人機(jī)下的全電式主著陸架通過(guò)自適應(yīng)磁阻緩沖器和折疊式斜撐桿與無(wú)人機(jī)機(jī)身連接。

5、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果：

6、（1）本發(fā)明能根據(jù)無(wú)人機(jī)使用場(chǎng)景情況實(shí)時(shí)自我調(diào)節(jié)阻尼力，提高了無(wú)人機(jī)主著陸架工作的快速性、準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，且具有適應(yīng)能力強(qiáng)、維護(hù)性好、集成度高等優(yōu)點(diǎn)；

7、（2）本發(fā)明自適應(yīng)磁阻緩沖器采用了磁流體-空氣緩沖結(jié)構(gòu)，根據(jù)無(wú)人機(jī)外部著陸環(huán)境的差異或著陸過(guò)程中的震動(dòng)強(qiáng)弱，自適應(yīng)的調(diào)節(jié)激勵(lì)電流，從而調(diào)整阻尼力的大小，改善主著陸架的使用性能；

8、（3）本發(fā)明采用全電化伺服技術(shù)控制主著陸架的收放動(dòng)作以及兩側(cè)機(jī)輪轉(zhuǎn)速，將自適應(yīng)磁阻式緩沖、全電化及無(wú)人機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行耦合設(shè)計(jì)，在不改變外形尺寸和功能的前提下，實(shí)現(xiàn)全電式主著陸架在復(fù)雜起降工況中的自適應(yīng)緩沖吸震功能；

9、（4）本發(fā)明排布更加緊湊，主要部件集成安裝在主著陸架結(jié)構(gòu)本體上，可極大地節(jié)省無(wú)人機(jī)機(jī)身的內(nèi)部空間，減小整機(jī)重量，電動(dòng)伺服控制維護(hù)性得到了較好的提升，可縮短無(wú)人機(jī)起降時(shí)的機(jī)務(wù)檢查與準(zhǔn)備時(shí)間，有利于無(wú)人機(jī)工作效率的提升。

技術(shù)特征：

1.一種全電式主著陸架，其特征在于：包括自適應(yīng)磁阻緩沖器、折疊式斜撐桿、收放作動(dòng)器、扭力臂組件和電動(dòng)剎車(chē)機(jī)輪；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種全電式主著陸架，其特征在于：所述的支撐外筒外殼頂端與收放作動(dòng)器的一端連接，收放作動(dòng)器的另一端與折疊式斜撐桿連接，折疊式斜撐桿另一端與支撐外筒外殼底部連接，扭力臂組件一端與支撐外筒外殼底部連接，另一端與活塞桿伸出端連接，在活塞桿往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，扭力臂組件張合一定角度，活塞桿通過(guò)機(jī)輪軸與電動(dòng)剎車(chē)機(jī)輪連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種全電式主著陸架，其特征在于：所述的收放作動(dòng)器采用全電控制，包括伺服電機(jī)、傳動(dòng)與控制組件和作動(dòng)桿；傳動(dòng)與控制組件包括機(jī)械傳動(dòng)構(gòu)件和位置測(cè)量反饋器，伺服電機(jī)的輸出端通過(guò)機(jī)械傳動(dòng)構(gòu)件傳動(dòng)給作動(dòng)桿，控制作動(dòng)桿輸出直線位移和力。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種全電式主著陸架，其特征在于：所述的自適應(yīng)磁阻緩沖器將活塞桿往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度引入阻尼力反饋中，活塞桿往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度根據(jù)著陸環(huán)境自適應(yīng)變化，活塞桿往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度引起永磁體、激勵(lì)線圈之間的相互速度適應(yīng)性變化，從而使激勵(lì)電流的大小隨之改變，磁流體的粘度根據(jù)激勵(lì)電流變化適應(yīng)性變化，最終引起阻尼力的自適應(yīng)變化。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種全電式主著陸架，其特征在于：所述的空氣的壓力p2通過(guò)以下公式計(jì)算，，其中，p為著陸架下沉載荷，為氣腔壓力作用面積；所述的阻尼孔的直徑計(jì)算公式如下，，其中，為流經(jīng)阻尼孔的磁流體流量，為磁流體的原始動(dòng)力粘度值，為阻尼孔的長(zhǎng)度，為阻尼孔兩側(cè)的流體壓差。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種全電式主著陸架，其特征在于：所述的折疊式斜撐桿包括連桿、上撐桿、撐桿鎖、鎖緊彈簧、到位開(kāi)關(guān)和下?lián)螚U，折疊式斜撐桿通過(guò)連桿與收放作動(dòng)器銷(xiāo)軸連接、通過(guò)下?lián)螚U與自適應(yīng)磁阻緩沖器的支撐外筒銷(xiāo)軸連接，上撐桿與下?lián)螚U通過(guò)銷(xiāo)軸連接，銷(xiāo)軸可轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度，實(shí)現(xiàn)全電式主著陸架折疊收起；撐桿鎖設(shè)置于上下?lián)螚U的連接處，通過(guò)銷(xiāo)軸與上撐桿連接，鎖緊彈簧兩端分別連接上撐桿和撐桿鎖，為撐桿鎖的鎖緊提供預(yù)緊力，到位開(kāi)關(guān)檢測(cè)折疊式斜撐桿是否鎖緊到位并反饋給全電式主著陸架控制器。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種全電式主著陸架，其特征在于：所述的扭力臂組件包括上扭力臂和下扭力臂，二者通過(guò)銷(xiāo)軸連接，可以張合一定角度，上扭力臂連接支撐外筒外殼下端，下扭力臂與活塞桿輸出端連接；

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種全電式主著陸架，其特征在于：所述的柱塞桿在靠近端蓋的壁面上加工流體通道，活塞外側(cè)安裝導(dǎo)向密封組件，浮動(dòng)擋圈內(nèi)部設(shè)置導(dǎo)向密封組件。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種全電式主著陸架，其特征在于：所述的流體通道為環(huán)形槽或?yàn)樵谥麠U周向上均布的通孔。

10.一種采用權(quán)利要求1-9任一所述的全電式主著陸架的無(wú)人機(jī)，鏡像設(shè)置在無(wú)人機(jī)下的全電式主著陸架通過(guò)自適應(yīng)磁阻緩沖器和折疊式斜撐桿與無(wú)人機(jī)機(jī)身連接。

11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的無(wú)人機(jī)，其特征在于：所述的自適應(yīng)磁阻緩沖器的活塞桿伸出端設(shè)置掛鉤，全電式主著陸架收起時(shí)，通過(guò)掛鉤與無(wú)人機(jī)連接。

12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的無(wú)人機(jī)，其特征在于：所述的鏡像設(shè)置的全電式主著陸架的兩個(gè)電動(dòng)剎車(chē)機(jī)輪通過(guò)差速控制實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)的轉(zhuǎn)向動(dòng)作。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提出一種全電式主著陸架及無(wú)人機(jī)，包括自適應(yīng)磁阻緩沖器、折疊式斜撐桿、收放作動(dòng)器、扭力臂組件和電動(dòng)剎車(chē)機(jī)輪。本發(fā)明能根據(jù)無(wú)人機(jī)使用場(chǎng)景情況實(shí)時(shí)自我調(diào)節(jié)阻尼力，提高了無(wú)人機(jī)主著陸架工作的快速性、準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，且具有適應(yīng)能力強(qiáng)、維護(hù)性好、集成度高等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)研發(fā)人員：黃建,劉翔宇,張帆,張琦瑋,周?chē)?尹佐生
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京自動(dòng)化控制設(shè)備研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6