主动型起落架阻尼器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本公开内容涉及一种用于交通工具悬架系统的阻尼器以及一种用于对交通工具 的撞击进行阻尼的方法。
【背景技术】
[0002] 在航空器发生撞击的情况（例如，着陆或坠毁）下，航空器的起落架可以吸收一些 撞击能。在发生坠毁的情况下，起落架可以首先撞击地面并使机体减速，之后机体撞击地 面。具体地，每个起落架可以包括阻止起落架快速压缩的阻尼器。这种阻力可以在撞击期 间使机体减速。
[0003] 当前的起落架阻尼系统是被动的并被设计为针对特定航空器总重和特定坠毁速 度在坠毁撞击中提供最佳减速作用。但是，没有两次坠毁是相同的。经过一段飞行之后，航 空器重量会随着其燃烧燃料和/或释放武器/货物而降低。此外，在不同情形下，航空器会 以不同速度和/或姿态撞击地面106。结果，航空器起落架不可能提供最佳的能量吸收能力 以在坠毁中吸收航空器的动能。
【发明内容】
[0004] 用于交通工具悬架系统的阻尼器的实施方式可以包括可连续调节的阻尼器阀。所 述阻尼器阀的调节可以改变所述阻尼器的阻尼系数。所述阻尼器可以还包括调节所述阻尼 器阀的马达。所述阻尼器可以还包括控制器。所述控制器可以接收用于所述交通工具与地 面撞击的目标阻尼力和初始阻尼器速度。根据接收到的所述目标阻尼力和所述初始阻尼器 速度，所述控制器可以运行所述马达以将所述阻尼器阀调节至与如下的阻尼系数对应的位 置，所述阻尼系数使得在所述初始阻尼器速度下得到所述目标阻尼力。在撞击开始之后，所 述控制器可以运行所述马达以减小所述阻尼器的所述目标阻尼力和实际阻尼力之间的差 值。
[0005] 航空器的实施方式可以包括航空电子设备和/或确定航空器状态数据的计算机。 所述航空器可以还包括地形数据库（例如数字地图），所述地形数据库包括地形信息。所述 航空器可以包括多个起落架。每个起落架可以包括可调节阻尼器，所述可调节阻尼器提供 阻止所述起落架的一部分相对于所述航空器的机体运动的阻尼力。每个可调节阻尼器可以 包括可连续调节的阻尼器阀。所述阻尼器阀的调节可以改变所述阻尼器的阻尼系数。每个 阻尼器可以还包括马达，所述马达运行以调节所述阻尼器阀。所述航空器还可以包括控制 器。所述控制器可以基于所述航空器状态数据以及所述地形信息为每个阻尼器计算用于所 述航空器与地面撞击的目标阻尼力和初始阻尼器速度。所述控制器可以然后运行所述阻尼 器的所述马达以将各个阻尼器阀调节至对应于如下阻尼系数的位置，所述阻尼系数使得在 所述初始阻尼器速度下得到所述目标阻尼力。在撞击开始之后，所述控制器可以运行每个 马达以减小各个阻尼器的所述目标阻尼力和实际阻尼力之间的差值。
[0006] 用于对交通工具与地面的碰撞进行阻尼的方法的实施方式包括预测所述交通工 具的撞击参数。所述交通工具可以包括地面支撑件（例如起落架、滑撬、浮筒、滑板以及车 轮），其中每个地面支撑件通过悬架部件连接至所述交通工具并且每个悬架部件包括可调 节阻尼器。每个可调节阻尼器可以被调节为改变所述阻尼器的阻尼系数。基于预测的撞击 参数，所述方法可以包括为每个阻尼器确定目标阻尼力和预测的初始撞击阻尼器速度。所 述方法可以包括基于各个初始撞击速度调节每个可调节阻尼器以获得各个目标阻尼力。在 撞击已开始之后，所述方法可以包括调节所述可调节阻尼器以减小相应的实际阻尼力和相 应的目标阻尼力之间的差值。
【附图说明】
[0007] 图IA示出示例性情景，其中直升机坠毁在地面中；
[0008] 图IB示出示例性情景，其中固定翼航空器坠毁在地面中；
[0009] 图2示出示例性拖曳连杆（trailing - link)式起落架；
[0010] 图3A示出示例性阻尼器处于延伸位置的横截面图；
[0011] 图3B示出图3A的阻尼器朝收缩位置移动的横截面图；
[0012] 图4A为主动型起落架阻尼器的一实施方式处于延伸位置的横截面图；
[0013] 图4B为图4A的主动型起落架阻尼器处于收缩位置的横截面图；
[0014] 图4C为图4A的主动型起落架阻尼器的通道壳体的横截面图，其中布置在通道中 的阀处于完全打开位置；
[0015] 图4D为图4C的通道壳体的横截面图，其中布置在通道中的阀处于部分打开位 置；
[0016] 图4E为图4C的通道壳体的横截面图，其中布置在通道中的阀处于完全封闭位 置；
[0017] 图5A为曲线图，示出不同航空器重量下以及不同撞击速度下的示例性起落架负 载系数；
[0018] 图5B为曲线图，示出不同航空器重量下以及不同撞击速度下的示例性起落架阻 尼器目标力；
[0019] 图6A为框图，示出用于控制主动型起落架阻尼器的系统的部件以及由所述系统 使用的数据；
[0020] 图6B示出在示例性环境中的示例性直升机，其中示出了由图6A的系统使用的多 个航空器数据；
[0021] 图6C示出示例性直升机，其中示出了由图6A的系统使用的其他航空器数据；
[0022] 图6D示出图6C的示例性直升机，其中示出了由图6A的系统使用的航空器俯仰信 息；
[0023] 图6E示出图6C的示例性直升机，其中示出了由图6A的系统使用的航空器翻滚信 息；
[0024] 图6F示出图6C的示例性直升机，其中示出了由图6A的系统使用的航空器偏航信 息；
[0025] 图6G示出图6C的示例性直升机以机头向上姿态撞击地面；
[0026] 图6H不出图6C的不例性直升机以翻滚姿态撞击地面；
[0027] 图61不出图6C的不例性直升机撞击倾斜地面；
[0028] 图6J不出图6C的不例性直升机撞击倾斜地面；以及
[0029] 图7示出一种用于针对撞击调节可调节阻尼器的方法。
【具体实施方式】
[0030] 如上所述，在航空器撞击事件（诸如着陆和坠毁事件）中，航空器起落架可以吸收 一部分或所有撞击能。具体地，参见图1A，在坠毁事件110中，当航空器102撞击地面106 时，航空器102的起落架104可以吸收航空器102的一部分动能108。图IA示出在撞击地面 106之前和之后的直升机（即航空器102)。一旦撞击，起落架104就可以受压收缩和/或折 叠起来，由此吸收一部分坠毁能以最小化由航空器系统的其余部分所吸收的能量大小。图 IB示出在撞击地面106之前和之后的固定翼航空器112。固定翼航空器112的起落架114 可以在航空器112的其余部分撞击地面106之前吸收航空器112的一部分动能118。
[0031] 被动型起落架系统被设计为针对特定航空器总重和特定坠毁速度在坠毁期间提 供最佳减速作用。但是，没有两次坠毁是相同的。经过一段飞行之后，航空器重量会随着其 燃烧燃料和/或释放武器/货物而降低。此外，在不同情形下，航空器会以不同速度和/或 姿态撞击地面106。结果，航空器起落架不可能提供最佳的能量吸收能力以吸收航空器的动 能108。文中描述的起落架的实施方式包含可调节阻尼器，所述可调节阻尼器可以改变起落 架的阻尼率以主要补偿航空器重量、姿态以及撞击速度，从而最大化起落架的能量吸收。
[0032] 现参见图2,示出示例性航空器起落架结构200。图示的起落架结构200为一种拖 曳连杆式起落架布置。拖曳连杆式起落架包括第一连杆204,该第一连杆可以连接和/或联 接至航空器的航空器机体202。第二连杆206可以通过枢轴208连接和/或联接至第一连 杆204。第二连杆206可以拖拽在第一连杆204之后（如箭头203所示，该箭头示出航空器 的前向）。航空器轮胎210 (以虚线示出）可以通过轮轴212连接至第二连杆206的远端。 当航空器轮胎210撞击地面106时，随着第二连杆206围绕枢轴208旋转，轮胎210和轮轴 212可以朝着航空器机体202移动。阻尼器214可以布置在第二连杆206和航空器机体202 之间，并且连接至第二连杆206和航空器机体202。阻尼器214可以提供阻止第二连杆206 和航空器机体202之间的相对移动的阻尼力。阻尼器214可以通过第一枢轴接头220连接 至航空器机体202,并且通过第二枢轴接头222连接至第二连杆206。第一枢轴接头220和 第二枢轴接头222使得阻尼器214能够相对于航空器机体202和第二连杆206枢转。
[0033] 与拖曳连杆式起落架不同的起落架构造也可以包含下面描述的阻尼器的实施方 式。此外，包含下面描述的阻尼器的起落架不一定需要轮子。例如，包含下面描述的阻尼器 的起落架可以使用滑橇、滑板和/或浮子来代替轮子。
[0034] 现在参见图3A和3B，阻尼器300通过限制流体从第一容积314流出来阻止运动。 图3A示出阻尼器300处于完全延伸位置，其中上底座310和下底座312分开一段距离Dl。 图3B示出阻尼器300处于完全压缩位置，其中上底座310和下底座312分开一段较小的距 离D2。阻尼器300可以包括筒体302,活塞306布置在该筒体中。轴304可以附接至活塞 306。一个底座310可以连接至轴304,另一个底座312可以连接至筒体302。筒体302和 活塞306可以限定第一容积314和第二容积316。活塞306可以包括至少一个开口 308,第 一容积314中的流体可以穿过所述至少一个开口到达第二容积316。图3A和3B示出开口 308为筒体302的壁和活塞306的外直径之间的间隙。然而，开口 308也可以为活塞306中 的一个孔或多个孔，或者为通向第一容积314外部（例如通至外部储存器）的通道。随着 活塞306从图3A中示出的位置向下朝图3B中示出的位置移动，流体可以从第一容积314 穿过开口 308(如箭头318所示）流到第二容积316。开口 308对流体流动提供阻力。开 口 308越小，对流体流出第一容积314的阻力越大。向下移动活塞306所需的力F的大小 与活塞306移动的速度的平方成比例。换句话说，以快速度V移动活塞306与以慢速度移 动活塞306相比需要更大的力F。移动理想活塞所需要的力由公式给出：
[0035] (l)F = c· V2;
[0036] 其中F为所需要的力；v为活塞相对于筒体移动的速度，以及c为阻尼系数。阻尼 系数c为流体粘度还有开口 308的大小的函数。阻尼系数c随着流体变得越粘而增大。此 外，阻尼系数c随着开口 308的尺寸减小（即变得对流过所述开口的流体具有更大限制性） 而增大。
[0037] 在图3A和3B中，下底座312被示出为是固定的，仅上底座310是移动的。然而，在 起落架系统中，上底座310和下底座312都可以是移动的。再参见图2,当起落架结构200 接触地面106时，随着第二连杆206绕枢轴208旋转，阻尼器214的下枢轴接头222可以朝 地面106向下移动。如果航空器轮胎210在与地面撞击时受到压缩和/或如果轮胎210陷 入地面106中（例如，如果地面106为沙滩或沼泽），阻尼器214的下枢轴接头222也可以 向下移动。在上底座310和下底座312都可以移动的这种情况下，是上底座310