本發(fā)明涉及一種基于回油腔變油孔的起落架緩沖器設(shè)計方法，屬于飛行器設(shè)計領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

緩沖器是所有現(xiàn)代起落架必備的通用部件，其功能在于吸收飛機著陸和滑行期間的動能，其吸收動能大小的程度，應(yīng)使作用于飛機結(jié)構(gòu)的加速度減到某一允許的水平。

目前廣泛采用的起落架緩沖器為油氣式緩沖器。油氣式緩沖器具有較高的效率和較好的功量吸收能力：通過壓縮空氣儲存能量，通過控制油液以一定的速度流經(jīng)節(jié)流孔阻尼吸收和消耗能量。

著陸緩沖時，緩沖器在不同的壓縮行程時，對節(jié)流孔阻尼的需求不盡相同,在緩沖器中常設(shè)置變截面油針，配合相應(yīng)的油孔，實現(xiàn)不同壓縮位置狀態(tài)下具有不同阻尼。由于小型飛行器其起落架及緩沖器通常較小，不易于在其緩沖器內(nèi)部設(shè)置變截面油針，常采用簡單的定油孔設(shè)計方法，其緩沖器效率及吸收的功量受限。為此，提出了在不易于布置油針的緩沖器中實現(xiàn)變阻尼的設(shè)計需求，如何提高緩沖器效率及吸收的功量是本領(lǐng)域亟待解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于回油腔變油孔的起落架緩沖器設(shè)計方法，該方法基于在緩沖器回油腔設(shè)置變油孔來實現(xiàn)變阻尼效果，解決了在不易于布置油針的緩沖器中實現(xiàn)變阻尼的問題。

本發(fā)明目的通過如下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：

提供一種基于回油腔變油孔的起落架緩沖器設(shè)計方法，包括如下步驟：

(1)在現(xiàn)有起落架緩沖器的基礎(chǔ)上，將在活塞桿上支撐的外表面沿周向均勻設(shè)置多個貫通的凹槽；

(2)在緩沖器外筒的內(nèi)表面沿周向設(shè)置多個與所述凹槽對應(yīng)的凸起；所述凸起位于緩沖器行程段；

(3)獲取起落架緩沖器的功量曲線，由功量曲線獲取現(xiàn)有起落架緩沖器的油峰F1和氣峰F2，當(dāng)油峰F1大于氣峰F2時，增大油峰F1所處行程附近的縫隙的面積A_n，當(dāng)油峰F1小于氣峰F2時，減小油峰F1所處行程附近的縫隙的面積A_n，直至油峰F1與氣峰F2相當(dāng)；

(4)計算功量曲線上油峰F1和氣峰F2之間的最低值F0，如果F0顯著小于F1和F2，則減小F0所處行程附近的縫隙的面積A_n；

(5)計算緩沖器效率是否滿足要求，如果滿足要求則確定緩沖器外筒上的凸起尺寸；如果不滿足要求，則返回步驟(3)。

優(yōu)選的，有一個或若干個凹槽與凸起完全匹配，無油縫，用于活塞桿上支撐(105)與緩沖器外筒(4)之間的周向定位。

優(yōu)選的，獲取現(xiàn)有起落架緩沖器的功量曲線通過仿真獲得。

優(yōu)選的，計算緩沖器效率的方法為：功量曲線下端包絡(luò)的面積與最大載荷和最大行程組成的矩形面積之比。

優(yōu)選的，緩沖器外筒(4)確定后采用3D打印方式制作。

優(yōu)選的，行程附近為總行程的5％至20％。

優(yōu)選的，F(xiàn)0顯著小于F1和F2，是指F0小于F1和F2中較大值的90％至95％。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點：

(1)本發(fā)明在現(xiàn)有緩沖器的基礎(chǔ)上改進活塞桿上支撐和緩沖器外筒，即實現(xiàn)了緩沖器效率的提高，吸收功量的增大，改進簡單有效，適合在小型飛行器起落架上推廣應(yīng)用。

(2)本發(fā)明僅限定了縫隙面積，不同凹槽的形狀與大小可根據(jù)需求進行分別設(shè)計，也可設(shè)計成相同形狀大小，可以采用3D打印等方法制作，設(shè)計靈活，加工方便。

(3)本發(fā)明通過對油縫的參數(shù)化設(shè)置，能夠快速的調(diào)整起落架緩沖器的功量曲線，便于優(yōu)化回游腔變油孔，措施簡單有效。

附圖說明

圖1為緩沖器軸測圖；

圖2為本發(fā)明的緩沖器全剖示意圖；

圖3為本發(fā)明緩沖器軸測全剖示意圖；

圖4為活塞桿組件分解示意圖；

圖5為外筒軸測剖視圖；

圖6為活塞桿上支撐示意圖；

圖7為緩沖器壓縮狀態(tài)示意圖；

圖8為一種典型的起落架緩沖器功量圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明的做進一步的詳細描述。

本發(fā)明基于回油腔變油孔的起落架緩沖器設(shè)計方法，參見圖1-3，所述的緩沖器由外筒4、活塞桿組件1、下軸套3、端蓋組成2，四者同軸，活塞桿組件1的一部分在外筒4內(nèi)部，一部分伸出外筒4，由下軸套3和端蓋2限制活塞桿組件1，使其不至于脫出外筒4。下軸套3和端蓋2與外筒4通過機械連接為一體。

緩沖器內(nèi)部充填有油液與氣體，活塞桿組件1與在不承受外載情況下，緩沖器受內(nèi)部氣體壓力影響，處于全伸長狀態(tài)，此時活塞桿組件1與下軸套3相接觸。在受外載時，當(dāng)載荷超過緩沖器內(nèi)部初始充壓壓力與氣壓作用面積之積時，緩沖器被壓縮，此時活塞桿組件1與下軸套3脫開，如圖7所示。本專利涉及的緩沖器僅承受軸向力，緩沖支柱軸向力通常分為三個部分：空氣彈簧力f_a、油液阻尼力f_d和摩擦力f_f，此外，在緩沖支柱全伸長和全壓縮狀態(tài)下，還存在結(jié)構(gòu)限制力，其中：

A_a 緩沖器氣室有效壓氣面積；

P₀ 緩沖器初始充氣壓力；

P_atm 當(dāng)?shù)卮髿鈮海?/p>

μ_m 皮碗當(dāng)量摩擦系數(shù)；

ν 空氣壓縮多變指數(shù)；

ρ 油液密度；

A_h 緩沖器有效壓油面積；

A_d、A_d1 正反行程時主油孔面積；

C_d、 分別為正、反行程時主油孔縮流系數(shù)；

C_d1

A_hs、 分別為回油腔有效壓油面積和油孔縮流系數(shù)；

C_ds

A_n、A_n1 分別是正、反行程時回油腔油孔總面積；

μ_b 庫侖摩擦系數(shù)；

外筒4上部設(shè)置有相應(yīng)的機械接口，與起落架其他結(jié)構(gòu)件連接，外筒內(nèi)部設(shè)置有數(shù)道凸起，與活塞桿上支撐105上的凹槽相對應(yīng)。

參見圖4，活塞桿組件由緩沖器活塞桿101、油孔板104、阻尼控制板103、控制板限位塊102、活塞桿上支撐105組成。活塞桿下端設(shè)置有相應(yīng)機械接口，與起落架其他結(jié)構(gòu)件連接?；钊麠U上端與油孔板104、阻尼控制板103、控制板限位塊與上支撐環(huán)裝配在一起，在壓縮或伸長時同步運動。其中阻尼控制板103位于油孔板104與控制板限位塊102之間，可在兩者之間上下小范圍移動。在緩沖器壓縮或伸長時，阻尼控制板103在活塞桿上處于不同的位置，從而使正、反行程中主油腔的油孔面積不同。具體的做法是，在正行程(緩沖器壓縮)時，阻尼控制板103與控制板限位塊102相貼合，主油孔為油孔板104上所有油孔；在反行程(緩沖器伸長)時，阻尼控制板103與油孔板104相貼合，遮蔽油孔板104上部分油孔，反行程主油腔的油孔為油孔板104上部分油孔。油孔板104上有若干油孔，在緩沖器壓縮或伸長時，部分油液流過此孔，產(chǎn)生部分油液阻尼力?？刂瓢逑尬粔K102是限制阻尼控制板103位置，使其在限定范圍內(nèi)運動的擋塊，與油孔板104機械安裝在一起?；钊麠U上支撐105安裝于活塞桿101上部，設(shè)置有數(shù)道與外筒4凸起對應(yīng)的凹槽，參見圖6，緩沖器壓縮或伸長時，部分油液流過凹槽與凸臺402形成的油縫，產(chǎn)生部分油液阻尼力。

下軸套3與端蓋2與外筒4機械連接，提供密封與限至活塞桿全伸長位置的作用。

本發(fā)明核心部分在于活塞桿上支撐105與外筒4之間形成的回油腔變阻尼油縫。在全伸長時，通過活塞桿上支撐105凹槽與緩沖器外筒凸起402配合形成若干道油縫，隨著緩沖器壓縮/伸長行程的變化，活塞桿上支撐105恒定的凹槽與緩沖器外筒變化的凸起402形成的油縫在變化，從而實現(xiàn)回油腔變阻尼效果。

具體的做法是：在緩沖器外筒4上，沿周向設(shè)置數(shù)道凸起，同時在活塞桿上支撐105上設(shè)置相應(yīng)數(shù)目的凹槽。凸起402與凹槽相配合，形成縫隙，即為回油腔油孔，在本發(fā)明中稱之為油縫。其中外筒4上的凸起與活塞桿上支撐105的凹槽有一個或若干個(按設(shè)計情況而定)相匹配，用于定位，不留油縫，從而限制活塞桿的軸向轉(zhuǎn)動，避免其他油縫在緩沖器運動中可能出現(xiàn)設(shè)計外的面積大小變化，如圖5中401所示?；钊麠U上支撐105上的每個凹槽的形狀與大小在上支撐軸向長度上恒定。不同凹槽的形狀與大小可根據(jù)需求進行分別設(shè)計，也可設(shè)計成相同形狀大小。緩沖器外筒4上的凸起根據(jù)對應(yīng)的活塞桿上支撐105凹槽進行設(shè)計，凸起在緩沖器外筒4軸向長度上大小或形狀根據(jù)需求設(shè)計成不同大小，從而使活塞桿上支撐105凹槽配合形成的油縫在軸向上面積或形狀不同，實現(xiàn)回油腔變油孔設(shè)計。

基于回油腔變油孔的起落架緩沖器設(shè)計方法包括如下步驟：

(1)在現(xiàn)有起落架緩沖器的基礎(chǔ)上，將在活塞桿上支撐105的外表面沿周向均勻設(shè)置多個貫通的凹槽；

(2)在緩沖器外筒4的內(nèi)表面沿周向設(shè)置多個與所述凹槽對應(yīng)的凸起；所述凸起位于緩沖器行程段；

(3)獲取現(xiàn)有起落架緩沖器的功量曲線，由功量曲線獲取現(xiàn)有起落架緩沖器的油峰F1和氣峰F2，參見圖8，當(dāng)油峰F1大于氣峰F2時，增大油峰F1所處行程附近的縫隙的面積A_n，當(dāng)油峰F1小于氣峰F2時，減小油峰F1所處行程附近的縫隙的面積A_n，直至油峰F1與氣峰F2相當(dāng)；

(4)計算功量曲線上油峰F1和氣峰F2之間的最低值F0，如果F0顯著小于F1和F2，則減小F0所處行程附近的縫隙的面積A_n；

(5)計算緩沖器效率是否滿足要求，如果滿足要求則確定緩沖器外筒4上的凸起尺寸；如果不滿足要求，則返回步驟(3)。

本發(fā)明的工作原理同樣可根據(jù)需求應(yīng)用于其他行業(yè)的油液緩沖器中。

以上所述，僅為本發(fā)明最佳的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。

本發(fā)明說明書中未作詳細描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員的公知技術(shù)。