一种飞行主体和起落架分离的飞机起落控制系统及方法与流程

本发明涉及航空器领域，更具体地，涉及一种飞行主体和起落架分离的飞机起落控制系统及方法。

背景技术：

从飞机外观结构角度，飞机大体上包括机翼、机身、发动机和起落架四部分；起落架作为飞机在地面停放、滑行、起降滑跑时用于支持飞机重量、吸收撞击能量的飞机部件。为适应飞机起飞、着陆滑跑和地面滑行的需要，起落架的最下端装有带充气轮胎的机轮。为了缩短着陆滑跑距离，机轮上装有刹车或自动刹车装置。同时起落架又具有空气动力学原理和功能，因此人们便设计出了可收放的起落架，当飞机在空中飞行时就将起落架收到机翼或机身之内，以获得良好的气动性能，飞机着陆时再将起落架放下来。

起落架的布置形式很多，有前三点式、后三点式、自行车式、多支柱式、构架式、支柱式和摇臂式起落架；但是起落架的组织结构一般由减震器、收放系统、机轮和刹车系统、转弯系统。

飞机在着陆接地瞬间或在不平的跑道上高速滑跑时，与地面发生剧烈的撞击，除充气轮胎可起小部分缓冲作用外，大部分撞击能量要靠减震器吸收。

收放系统一般以液压作为正常收放动力源，以冷气、电力作为备用动力源。一般前起落架向前收入前机身，而某些重型运输机的前起落架是侧向收起的。主起落架收放形式大致可分为沿翼展方向收放和翼弦方向收放两种。收放位置锁用来把起落架锁定在收上和放下位置，以防止起落架在飞行中自动放下和受到撞击时自动收起。对于收放系统，一般都有位置指示和警告系统。

机轮的主要作用是在地面支持收飞机的重量，减少飞机地面运动的阻力，吸收飞机着陆和地面运动时的一部分撞击动能。主起落架上装有刹车装置，可用来缩短飞机着陆的滑跑距离，并使飞机在地面上具有良好的机动性。机轮主要由轮毂和轮胎组成。刹车装置主要有弯块式、胶囊式和圆盘式三种。应用最为广泛的是圆盘式，其主要特点是摩擦面积大，热容量大，容易维护。

转弯系统用于操纵飞机在地面转弯。操纵飞机在地面转弯有两种方式，一种是通过主轮单刹车或调整左右发动机的推力(拉力)使飞机转弯；而另一种方式是通过前轮转弯机构操纵前轮偏转使飞机转弯。轻型飞机一般采用前一种方式；而中型及以上的飞机因转弯困难，大多装有前轮转弯机构。另外，有些重型飞机在转弯操纵时，主轮也会配合前轮偏转，提高飞机的转弯性能。

目前飞机主体包含机翼、机身、发动机和起落架四部分，其中起落架是飞机本身一部分，一直伴随飞机助跑、起飞、巡航、降落、制动、滑跑、地面移动、停放等所有飞机移动过。据统计，目前飞机迫降事故主要原因是起落架故障，具体起落架故障有起落架无法展开、因起落架扭曲无法收回机腹、起落架无法放下等等。造成上述飞机迫降事故的原因很多，但其根本是飞机主体与起落架不分离，当有起落架故障，无法正常展开时，飞机就必须迫降，增加了飞机的危险系数。

技术实现要素：

本发明提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的飞行主体和起落架分离的飞机起落控制系统及方法。

根据本发明的一个方面，提供一种飞行主体和起落架分离的飞机起落控制系统，包括飞机主体子系统及地面子系统；

所述飞机主体子系统，用于在飞机达到起飞速度时，控制所述飞机主体与所述起落架进行分离或对接；

所述地面子系统，用于在飞机着陆时，用于布置起落架且使所述起落架与飞机主体速度同步以进行对接。

所述飞机主体子系统还用于：

在飞机着陆时，基于所述飞机主体上的每一个对接点，通过多个传感器实现与所述起落架上的相应对接点的精确定位后，控制所述飞机主体与所述起落架进行对接。

所述布置起落架且使所述起落架与飞机主体速度同步以进行对接，进一步包括：

在飞机着陆时，所述地面控制子系统根据即将着陆的飞机型号，通过无线通信技术控制相应数量的起落架组建起落架布局；

控制所述起落架在飞机跑道上加速到飞机主体的飞行速度且初步位置同步后，将所述起落架的控制权转交给所述飞机主体子系统；所述飞机主体子系统实现飞机主体和起落架的精确的速度同步，且实现所述飞机主体在上、所述起落架在下的精确位置同步；

基于所述起落架上的每一个对接点，通过多个传感器实现与所述飞机主体上的相应对接点的精确定位后进行对接。

所述地面子系统还用于：

在飞机起飞后，所述起落架与所述飞机主体分离后，接管所述起落架的控制权，控制所述起落架按照预定路线返回。

根据本发明的另一个方面，还提供一种飞行主体和起落架分离的飞机起落控制方法，包括：

在飞机起跑时，当飞机主体达到起飞速度时，控制所述飞机主体与所述起落架分离；

在飞机着陆时，控制所述飞机主体与跑道上的起落架对接，以实现飞机的着陆。

进一步，所述控制所述飞机主体与所述起落架分离，进一步包括：

检测所述飞机主体的起跑速度；

若所述起跑速度达到飞机的起飞速度，则控制所述起落架从所述飞机主体上分离且留在跑道内；

控制所述起落架按照预定路线返回。

进一步，所述控制所述飞机主体与跑道上的起落架对接，进一步包括：

根据即将着陆的飞机型号，

地面控制子系统通过无线通信技术控制相应数量的起落架组建起落架布局；

控制所述起落架在飞机跑道上加速到飞机主体的飞行速度且初步位置同步后，将所述起落架的控制权转交给所述飞机主体子系统；所述飞机主体子系统实现飞机主体和起落架的精确的速度同步，且实现所述飞机主体在上、所述起落架在下的精确位置同步；

基于所述起落架及所述飞机主体上的每一个对接点，通过多个传感器实现所述起落架及所述飞机主体的相应对接点的精确定位后进行对接；

在对接成功后通过保险固件对所述每一个对接点进行固定。

本发明提出飞机起落控制系统及方法，飞机在日常停放、起飞、降落和地面移动时，飞机主体和起落架正常对接；当飞机起飞后，飞机主体与起落架分离；当飞机着陆时，需要飞机主体与起落架进行对接。本发明将飞机主体与起落架分离，可以降低因起落架故障而导致的迫降系数，减少起落架个数。

附图说明

图1为本发明实施例一种飞机起落控制系统示意框图；

图2为本发明实施例一种飞机起落控制系统示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图1所示，本发明实施例提供一种飞行主体和起落架分离的飞机起落控制系统，包括飞机主体子系统及地面子系统；

所述飞机主体子系统，用于在飞机达到起飞速度时，控制飞机主体与起落架分离；

请参考图2，本发明实施例所述飞机主体子系统为设置在飞机主体上的智能控制系统，用于与地面子系统进行数据通信，向地面子系统发送指令或接收地面子系统的指令。特别的，在本发明实施例中，所述飞机主体子系统通过与起落架进行近距离通信及操作控制，以实现与起落架的对接和分离。

在飞机起跑时，若所述飞机主体达到起飞速度，则所述飞机主体子系统通过打开保险螺栓和保险加固件，使飞机主体与起落架正常对接状态，再通过控制命令使所述飞机主体与所述起落架断开连接状态，从而实现飞机主体与所述起落架分离；本发明实施例中，飞机在起跑前处于停放状态，此时飞机主体与起落架是正常连接的，飞机主体子系统按照传统方法控制即将起飞的飞机在跑道上加速滑跑，使飞机主体达到可以起飞的速度；此时，飞机主体子系统控制飞机主体与起落架分离，以便飞机正常飞行时不携带起落架。飞机主体与起落架分离之后，飞机继续加速飞行。此处，起落架回归地面之后，地面子系统接替起落架的控制权，可以控制起落架按照预设路线返回维修间检测。

所述地面子系统，用于在飞机着陆时，布置起落架且使所述起落架与飞机主体速度同步以进行对接。

请参考图2，本发明实施例所述地面子系统设置在飞机起飞或着陆的地面，与飞机主体上的飞机主体子系统进行数据通信，向飞机主体子系统发送指令或接收飞机主体子系统的指令。特别的，本发明实施例所述地面子系统实现对起落架的控制，以实现与飞机主体的对接和分离。

本发明实施例所述飞机主体与所述起落架分离；其中，所述分离指：飞机主体和起落架不是传统的固定连接结构，而是离散的两个独立部件。飞机在日常停放、起飞、降落和地面移动时，飞机主体和起落架正常对接；当飞机起飞后，飞机主体与起落架分离，即在飞机主体在飞行时不携带起落架；当飞机着陆时，需要飞机主体与起落架进行对接。

本发明实施例将飞机主体与起落架分离，第一方面，可以降低因起落架故障而导致的迫降系数；飞机主体与起落架分离后，可以解决飞机因起落架故障无法展开而必须迫降带来的危险。第二方面，可以减少起落架个数；飞机主体和起落架分离后，飞机主体只有在起飞和着陆时，才需要起落架，移动和停放时可以通过其它方式实现。这样就大大降低起落架的数量。

在一个可选的实施例中，所述飞机主体子系统还用于：

在飞机着陆时，基于所述飞机主体上的每一个对接点，通过多个传感器实现与所述起落架上的相应对接点的精确定位后，控制所述飞机主体与所述起落架进行对接。

本发明实施例中，飞机准备着陆时，飞机于空中向地面行近，此时飞机主体与起落架是分离的，那么飞机要降落必须先与跑道上的起落架对接。对接的过程，需要保持飞机主体和起落架在速度、位置上的同步，然后飞机主体上的每个对接点与起落架上的每个对接点需要精确定位，以确保对接成功率；精确定位后，进行对接。为了保证飞机主体与起落架的可靠连接，通常在对接成功后需要进行固定，可以通过保险螺栓和保险加固件实施再次加固。最后通过刹车制动，飞机主体子系统控制成功着陆后的起落架和飞机主体刹车，制动到低速，最后移动飞机到达目的地办客。

在一个可选的实施例中，所述地面子系统，布置起落架且使所述起落架与飞机主体速度同步以对接，进一步包括：

在飞机着陆时，所述地面控制子系统根据即将着陆的飞机型号，通过无线通信技术控制相应数量的起落架组建起落架布局；

控制所述起落架在飞机跑道上加速到飞机主体的飞行速度且初步位置同步后，将所述起落架的控制权转交给所述飞机主体子系统；所述飞机主体子系统实现飞机主体和起落架的精确的速度同步，且实现所述飞机主体在上、所述起落架在下的精确位置同步；

基于所述起落架上的每一个对接点，通过多个传感器实现与所述飞机主体上的相应对接点的精确定位后进行对接。

进一步，所述基于所述起落架上的每一个对接点，通过多个传感器实现与所述飞机主体上的相应对接点的精确定位后进行对接，进一步包括：

在以飞机主体的每一个对接点为中心的等边三角形的每个角上分别布置一个第一传感器；

根据飞机型号所对应的对接点的数目，布置相等数目的起落架；

在以每个起落架的对接点为中心的等边三角形的每个角上分别布置一个第二传感器；

使飞机主体的一个对接点对应一个起落架的对接点，且飞机主体上的第一传感器与起落架上的第二传感器位置同步后，飞机主体与起落架进行近距离通信并实现对接点之间的对接。

本发明实施例中，地面子系统根据即将着陆的飞机型号，控制相应数量的起落架组建起落架布局，其中，起落架布局前三点式、后三点式和多支点式，此布局能与即将着陆的飞机上的对接点对接成功；其中，相应数量的起落架，根据飞机型号的需要而确定需要使用的起落架的数量。对接的过程，需要保持飞机主体和起落架在速度、位置上的同步，然后飞机主体上的每个对接点与起落架上的每个对接点需要精确定位，以确保对接成功率；精确定位后，进行对接。为了保证飞机主体与起落架的可靠连接，通常在对接成功后需要进行固定，可以通过保险螺栓和保险加固件实施再次加固。

具体的，飞机主体与起落架对接和分离的实现方法如下：

飞机主体和起落架的每一个对接点是一个等边三角形的中心点，等边三角形的每一个角布置一个精确定位传感器。比如针对前三点式的飞机主体，有三个对接点，每个对接点有三个精确定位传感器，序号为1、2、3；同样地面控制子系统根据对应前三点式的飞机主体布局前三点式起落架，其每一个对接点也是一个等边三角形的中心点，且每个角也是一个精确定位传感器，对应序号为a、b、c；所述飞机主体子系统通过每一个对接点，使飞机主体的1、2、3传感器与起落架的a、b、c传感器的位置同步后，飞机主体与起落架进行近距离通信及操作控制保险螺栓、保险加固件，以实现与起落架的对接和分离。

本发明实施例第三方面可以实现灵活的起落架组建。地面子系统根据不同飞机类型，组建起落架个数不同，地面子系统可以灵活组建起落架形式与飞机对接。在飞机着陆过程中，如起落架有故障，可以重新组建起落架，飞机可以再次着陆。

所述地面子系统还用于：在飞机起飞后，所述起落架与所述飞机主体分离后，接管所述起落架的控制权，控制所述起落架按照预定路线返回；

本发明实施例中，地面子系统在起落架与飞机主体分离后接管所述起落架的控制权，控制所述起落架按照预定路线返回。所述预设路线可以是原路线，也可以是根据需要设定的其他路线，本实施例对此不作具体限定。通常可以起落架在返回后对起落架进行维修检测，以保障飞机起飞或将来的安全性。

本发明实施例第四方面飞机主体与起落架分离可以使维修作业更加方便：起落架相对整架飞机而言，非常小巧灵活，很容易实现统一地点维修，不再需要维修师傅搬运维修工具和相关仪器到飞机停放处，对起落架进行检测和维修；或者将飞机移动到维修地点再维修；同时可以节省维修时间，提高作业效率。

本发明实施例中，所述起落架包括减震器、转弯系统以及机轮刹车系统。

所述减震器包括减震支柱、阻力杆、侧撑杆、耳轴连杆、反作用连杆、防扭臂、轮轴和机轮。起落架减震支柱是起落架的主要支承件，包括外筒、内筒、节流孔支撑管、缓冲活门和计量油针；另外还包括上部支承和下部支承，用于提供滑动表面；还包括一个密封组件(包括o型密封圈和t型密封圈)，可提供内外筒之间的静、动密封。外筒后轴承联接外筒到后支撑梁，前轴承联接耳轴连杆到后翼梁。前后轴承提供主起落架收放转轴。内筒上有轮轴、刹车凸缘(法兰盘)、计量销和放油管。可更换的衬套装于轮轴上提供安装机轮轴承和保护轮轴。刹车凸缘用于安装刹车组件。

所述转弯系统用于：飞机在地面滑行时，通过转弯系统可以控制飞机的运动方向。转弯系统由转弯手轮、操纵钢索、脚蹬转弯机构、转弯计量活门、转弯作动筒等附件组成。实现过程如下：位于驾驶舱的转弯手轮被转动时，通过操纵钢索操纵转弯计量活门，活门控制液压进入转弯作动筒，驱动转弯衬套转动。转弯衬套通过防扭臂驱动前轮偏转，使飞机运动方向改变。

所述机轮刹车系统用于：在起飞、着陆、地面滑行时，机轮用来支撑飞机，并使飞机可以灵活运动。刹车系统用来止动飞机。每个起落架有2个机轮，都使用无内胎的轮胎。轮毂通过锥形滚棒轴承安装于减震支柱内筒下部的轮轴上。在主起落架机轮的轮毂里面安装有刹车组件。

本发明实施例还提供一种飞机起落控制方法，包括：

在飞机起跑时，当飞机主体达到起飞速度时，控制所述飞机主体与所述起落架分离；

在飞机着陆时，控制所述飞机主体与跑道上的起落架对接，以实现飞机的着陆。

本发明实施例一种飞机起落控制方法，与本发明实施例一种飞机起落控制系统匹配使用，基于分离的飞机主体和起落架进行控制，可以降低迫降系数，减少起落架个数。以下所述可选的实施例与所述飞机起落控制系统中的内容相对应，实现的功能和效果完全相同，此后不再赘述。

在一个可选的实施例中，所述控制所述飞机主体与所述起落架分离，进一步包括：

检测所述飞机主体的起跑速度；

若所述起跑速度达到飞机的起飞速度，则控制所述起落架从所述飞机主体上分离且留在跑道内；

控制所述起落架按照预定路线返回。

在一个可选的实施例中，所述控制所述飞机主体与跑道上的起落架对接，进一步包括：

根据即将着陆的飞机型号，地面控制子系统通过无线通信技术控制相应数量的起落架组建起落架布局；

控制所述起落架在飞机跑道上加速到飞机主体的飞行速度且初步位置同步后，将所述起落架的控制权转交给所述飞机主体子系统；所述飞机主体子系统实现飞机主体和起落架的精确的速度同步，且实现所述飞机主体在上、所述起落架在下的精确位置同步；

基于所述起落架及所述飞机主体上的每一个对接点，通过多个传感器实现所述起落架及所述飞机主体的相应对接点的精确定位后进行对接；

在对接成功后通过保险固件对所述每一个对接点进行固定。

所述基于所述起落架及所述飞机主体上的每一个对接点，通过多个传感器实现所述起落架及所述飞机主体的相应对接点的精确定位后进行对接，进一步包括：

在以飞机主体的每一个对接点为中心的等边三角形的每个角上分别布置一个第一传感器；

根据飞机型号所对应的对接点的数目，布置相等数目的起落架；

在以每个起落架的对接点为中心的等边三角形的每个角上分别布置一个第二传感器；

使飞机主体的一个对接点对应一个起落架的对接点，且飞机主体上的第一传感器与起落架上的第二传感器位置同步后，飞机主体与起落架进行近距离通信并实现对接点之间的对接。

上述过程描述的飞机对接方法与本发明实施例所述飞行主体和起落架分离的飞机起落控制系统所描述的对接方法是相同的，分离是对接的反向过程，具体的，对接和分离的实现方法包括：

飞机主体和起落架的每一个对接点是一个等边三角形的中心点，等边三角形的每一个角布置一个精确定位传感器。比如针对前三点式的飞机主体，有三个对接点，每个对接点有三个精确定位传感器，序号为1、2、3；同样地面控制子系统根据对应前三点式的飞机主体布局前三点式起落架，其每一个对接点也是一个等边三角形的中心点，且每个角也是一个精确定位传感器，对应序号为a、b、c；所述飞机主体子系统通过每一个对接点，使飞机主体的1、2、3传感器与起落架的a、b、c传感器的位置同步后，飞机主体与起落架进行近距离通信及操作控制保险螺栓、保险加固件，以实现与起落架的对接和分离

基于上述描述，本发明实施例主要包括以下关键技术：

第一、飞机主体与起落架分离：飞机主体和起落架不再是不可分割的一体了，飞机主体可以和任意起落架对接，并且对接成功后可以控制起落架转向和刹车制动；

第二、起落架组建灵活：地面子系统根据即将着陆飞机型号，控制相应数量的起落架组建起落架布局，比如组建前三点式、后三点式和多支点式，此布局能与即将着陆飞机的起落架对接点对接成功；

第三、飞机主体和起落架速度和位置同步：地面子系统控制布局好的起落架，在跑道上与飞机主体实现速度同步，同时实现飞机主体在上方和起落架在下方的位置同步；

第四、高精度定位和对接：对接过程中，每一个对接点通过多个传感器来实现精确定位，以提高对接成功率；对接成功后，通过保险螺栓和保险加固件实施再次加固；

综上所述，本发明实施例具有如下有益效果：

第一方面，可以降低因起落架故障而导致的迫降系数；飞机主体与起落架分离后，可以解决飞机因起落架故障无法展开而必须迫降带来的危险。

第二方面，可以减少起落架个数；飞机主体和起落架分离后，飞机主体只有在起飞和着陆时，才需要起落架，移动和停放时可以通过其它方式实现。这样就大大降低起落架的数量。

第三方面，可以实现灵活的起落架组建。地面子系统根据不同飞机类型，组建起落架个数不同，地面子系统可以灵活组建起落架形式与飞机对接。在飞机着陆过程中，如起落架有故障，可以重新组建起落架，飞机可以再次着陆。

第四方面，飞机主体与起落架分离可以使维修作业更加方便：起落架相对整架飞机而言，非常小巧灵活，很容易实现统一地点维修，不再需要维修师傅搬运维修工具和相关仪器到飞机停放处，对起落架进行检测和维修；或者将飞机移动到维修地点再维修；同时可以节省维修时间，提高作业效率。

最后，本申请的方法仅为较佳的实施方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。