阅读说明：本技术 一种用于飞机尾橇的缓冲器 (Buffer for aircraft tail skid ) 是由 吴晓宇 晁灿 张璞 张恒康 沈强 谭临池 于 2020-07-20 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种用于飞机尾橇的缓冲器,其包括外筒、第一内套筒、第二内套筒、弹性膜以及活塞。第一内套筒、第二内套筒沿径向由内至外地设置在外筒的空腔中。第一内套筒、第二内套筒的壁面上分别形成有多个第一通孔、第二通孔。弹性膜设置于第二内套筒和外筒之间,并且在弹性膜和外筒的内壁之间形成填充有高压气体的气室。活塞在外界压力的作用下对液压流体加压,从而促使液压流体通过各内套筒上的通孔进入位于弹性膜和第二内套筒之间的第二液压腔。根据本发明的缓冲器能够使减轻飞机机体受到的撞击载荷。(The invention relates to a buffer for an aircraft tail skid, which comprises an outer cylinder, a first inner sleeve, a second inner sleeve, an elastic membrane and a piston. The first inner sleeve and the second inner sleeve are arranged in the cavity of the outer barrel from inside to outside along the radial direction. The wall surfaces of the first inner sleeve and the second inner sleeve are respectively provided with a plurality of first through holes and second through holes. The elastic membrane is disposed between the second inner sleeve and the outer sleeve, and an air chamber filled with high-pressure gas is formed between the elastic membrane and the inner wall of the outer sleeve. The piston pressurizes the hydraulic fluid under the influence of ambient pressure, thereby forcing the hydraulic fluid through the through-holes in each inner sleeve into a second hydraulic chamber located between the flexible membrane and the second inner sleeve. The buffer according to the invention enables the impact load to which the aircraft body is subjected to be reduced.)

一种用于飞机尾橇的缓冲器

技术领域

本发明涉及飞机构造与设计技术领域，尤其涉及一种用于飞机尾橇的缓冲器。

背景技术

飞机在执行最小离地速度试验时，尾部存在触地的风险。为此，飞机的尾部通常设有尾橇。飞机离地时，飞机尾部的尾橇触地，由此吸收并耗散飞机抬头角度过大引起的飞机尾部与地面碰撞所产生的撞击能量。

图1示出了常见的飞机尾橇装置，其包括缓冲器、摇臂、摩擦块等组件。缓冲器包括外筒、活塞杆等。外筒下端与摇臂铰接，并且内部底座设有变截面油针。活塞杆为中空结构，其朝向外筒的端面上设有与变截面油针配合的油孔。活塞杆上与外筒相背的一端设有单耳接头。尾橇装置的两端分别通过摇臂、单耳接头铰接在机体结构上。

参见图2，尾橇的缓冲装置为单腔变截面油气式缓冲器，飞机尾部与地面碰撞所产生的撞击、摩擦产生的能量主要由其吸收。飞机离地后，摇臂在与缓冲器连接的一端置有朝向地面的摩擦块，摩擦块与地面碰撞促使外筒带动变截面油针上移。随着缓冲器的压缩，外筒底座上的变截面油针穿过活塞杆上的定油孔，将油液从外筒挤压入活塞杆中。变截面油针和定油孔的配合作用使得缓冲器定油孔形成为变油孔的功能，从而给尾橇提供合适的油液阻尼并耗散能量。在油液进入活塞杆的过程中，活塞杆中的气体同时被压缩，这也可以吸收一部分能量。

根据以上可知，变截面油气式缓冲器由于具有气腔，使得活塞杆可以自动回弹，然而，这会导致缓冲器的行程不可控，且由于其内置变截面油针，对内部空间要求较高。

发明内容

针对尾橇缓冲器的上述现状，本发明的目的之一在于提供一种用于飞机尾橇的缓冲器，其能够高效吸收并耗散飞机抬头角度过大而引起的飞机尾部与地面之间发生碰撞而产生的撞击能量。

该目的通过本发明以下形式的设备来实现。其中，所述缓冲器包括外筒、第一内套筒、第二内套筒、弹性膜以及活塞。其中所述外筒的内部限定空腔。所述第一内套筒设置于所述空腔中，并且包括其内填充有液压流体的第一液压腔，所述第一内套筒的壁面上形成有多个第一通孔。所述第二内套筒设置于所述空腔内且位于所述第一内套筒和所述外筒之间，所述第二内套筒的壁面上形成有多个第二通孔。所述弹性膜设置于所述第二内套筒和所述外筒之间，并且在所述弹性膜和所述外筒的内壁之间形成填充有高压气体的气室。所述活塞的一端能够在外界压力的作用下伸入所述第一内套筒的第一液压腔以对所述液压流体加压，从而促使所述液压流体依次通过第一通孔、第二通孔进入位于所述弹性膜和所述第二内套筒之间的第二液压腔。

将内套筒设置为多层的方案有助于降低高压液压流体的流速。这使得缓冲器满足缓冲的作用，同时避免油液以较高速度地喷向弹性膜而使其受损。

根据本发明的一种优选实施方式，沿所述缓冲器的径向方向，所述第二通孔与所述第一通孔彼此错位。由第一通孔流出的液压流体冲向第二内套筒的内壁面，第二内套筒对液压流体起到降速迟滞的作用。得益于错位设置的第一通孔、第二通孔，第二内套筒能够避免高速液压流体直接冲击弹性膜。

根据本发明的一种优选实施方式，所述缓冲器还包括设置于所述第二内套筒和所述第一内套筒之间的第三内套筒，并且所述第三内套筒的壁面上形成有多个横截面不小于所述第一通孔的横截面的第三通孔，从而便于将液压流体分散。

根据本发明的一种优选实施方式，所述第一通孔、第三通孔被布置成使得所述液压流体能够沿所述第一内套筒的径向流动。借助于第三通孔的导向作用，液压流体能够分散、均匀地流向位于第三通孔下游的各个第二通孔中。

根据本发明的一种优选实施方式，第一通孔和第三通孔一一对应。

根据本发明的一种优选实施方式，各个第三通孔的轴线与对应的第一通孔的轴线同轴。

根据本发明的一种优选实施方式，所述第三通孔包括直管段以及锥管段。

根据本发明的一种优选实施方式，所述锥管段的第一端的横截面尺寸与所述直管段的横截面尺寸相同，并且所述锥管段的第二端的横截面尺寸大于所述直管段的横截面尺寸。

根据本发明的一种优选实施方式，所述直管段与所述第一通孔相对，且所述锥管段与所述第二通孔相对。

根据本发明的一种优选实施方式，从第三通孔排出的液压流体在第二内套筒形成的冲积区域内包括多个第二通孔。

根据本发明的一种优选实施方式，沿所述第一内套筒的径向看，多个所述第二通孔中的至少一部分的边缘与所述第三通孔的边缘相切。

根据本发明的一种优选实施方式，所述第一内套筒、和第三内套筒能够彼此贴合，并且所述第一内套筒的周向相间地设置多组具有不同孔径的第一通孔，其中，同组内的所述第一通孔具有相同的孔径。

根据本发明的一种优选实施方式，在所述活塞对所述液压流体进行加压的移动方向上，所述第一通孔、第三通孔被由疏至密地布置。在外筒内的第一内套筒上设有特定排布的第一通孔，活塞杆在受到压缩后沿轴向移动时，第一液压腔内的油孔逐渐变少，有效油孔面积逐渐变小，阻尼系数随之变大，因此，该布置方式的实施方式能够起到变油孔的调节作用。

根据本发明的一种优选实施方式，所述缓冲器包括封闭所述缓冲器的上端面的上封盖、封闭所述缓冲器的下端面的下封盖以及固定于所述上封盖的导引杆，其中，所述活塞具有与所述导引杆适配的通孔。

根据本发明的一种优选实施方式，所述上封盖和/或下封盖形成有液压调节孔，所述缓冲器还包括与所述液压调节孔连通的液压调节回路，所述液压调节回路被配置为能够调节所述第一液压腔内的液压。

根据本发明的一种优选实施方式，所述外筒形成有气体调节孔，所述缓冲器还包括与所述气压调节孔连通的气压调节回路，所述气压调节回路被配置为能够调节所述气室内的气体压力，使得所述活塞回位。

根据本发明的一种优选实施方式，所述第三内套筒和第二内套筒的上端面均形成有凹槽，所述缓冲器还包括能够被安置于所述凹槽且防止所述第三内套筒和第二内套筒相对于外筒转动的固定销。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选实施方式，可任意组合，即得本发明各较佳实例。通过阅读下列的附图和详细描述本领域技术人员可理解本发明的其他系统、方法、特征和优点。目的是所有这种额外的系统、方法、特征和优点包括在本说明书中和本发明内容中，且包括在本发明的范围内，并被所附权利要求保护。

附图说明

为了更好地理解本发明的上述及其他目的、特征、优点和功能，可以参考附图中所示的优选实施方式。附图中相同的附图标记指代相同的部件。本领域技术人员应该理解，附图旨在示意性地阐明本发明的优选实施方式，对本发明的范围没有任何限制作用，图中各个部件并非按比例绘制。

图1是一种现有技术的飞机尾橇的结构示意图。

图2是图1的缓冲器的截面示意图。

图3是本发明的优选实施方式的飞机尾橇的结构示意图。

图4是根据本发明的优选实施方式的缓冲器的截面示意图。

图5是图2、3的内套筒的结构示意图。

图6是图5的内套筒的***图。

图7是图4的局部A的截面放大图。

图8是图7的左视方向的局部放大图。

图9是图4的缓冲器的下部部分的局部放大图。

图10是第一内套筒的俯视图。

图11是下封盖(上封盖)的俯视图。

具体实施方式

接下来将参照附图详细描述本发明的发明构思。这里所描述的仅仅是根据本发明的优选实施方式，本领域技术人员可以在所述优选实施方式的基础上想到能够实现本发明的其他方式，所述其他方式同样落入本发明的范围。在以下的具体描述中，例如“上”、“下”、“内”、“外”、“纵”、“横”等方向性的术语，参考附图中描述的方向使用。本发明的实施例的部件可被置于多种不同的方向，方向性的术语是用于示例的目的而非限制性的。

参见图3，其示出了采用本公开的缓冲器的飞机尾橇。飞机尾橇由相互铰接的摇臂200和缓冲器100等组成。相较于图1所示的尾橇，在其他尺寸相近的情况下，外筒110的面积相对较小。

参见图4，其示出了图3的飞机尾橇的缓冲器100的截面示意图。该缓冲器100包括外筒110、内套筒120、弹性膜130以及活塞140。外筒110、弹性膜130、内套筒120沿径向由外至内地布置在缓冲器100中。在图4的实施方式中，内套筒120包括沿径向由内至外布置的第一内套筒122、第三内套筒124和第二内套筒126。

外筒110的内部限定空腔。作为主支撑结构，外筒110具有相对较厚的壁厚，其可以抵抗飞机离地过程中地面对其产生的轴向冲击力以及径向剪切力。

参见图5、6并结合图4，其中图5示出了外筒110内部的内套筒120，图6示出了内套筒120的***图。如上述图所示，第一内套筒122设置于外筒110的空腔中。第一内套筒122所限定的第一液压腔S1中填充有液压流体，并且其壁面上形成有多个第一通孔123。

与第一内套筒122类似，第二内套筒126也设置在外筒110的空腔内。第二内套筒126被设置在第一内套筒122和外筒110之间。第二内套筒126的壁面上形成有多个第二通孔127。优选地，沿缓冲器的径向方向，第二通孔127和第一通孔123相互错位。

第三内套筒124被设置在第一内套筒122和第二内套筒126之间，其壁面上形成有多个横截面不小于第一通孔123的横截面的第三通孔125。

诸如橡胶气囊的弹性膜130设置于第二内套筒126和外筒110之间，并且在弹性膜130和外筒110的内壁之间形成填充有一定压力气体的气室S3。

活塞140的一端(即活塞头)可移动地伸入第一内套筒122的第一液压腔S1中，并且能够在外界压力的作用下移动以对第一液压腔S1内的液压流体加压，从而促使液压流体依次通过第一通孔123、第三通孔125、第二通孔127进入位于弹性膜130和第二内套筒126之间的第二液压腔S2。具体而言，结合图3，飞机离地后，地面直接与摇臂200上的摩擦块接触并向上冲击活塞140的活塞杆。活塞杆上移使得活塞140头将第一液压腔S1的液压流体挤压到第二液压腔S2中。借助于具有较小孔径的第一通孔123的阻尼作用，缓冲器100实现缓冲的目的。而活塞杆进入第一液压腔S1内占据的容腔体积由被挤压的弹性膜130来补充。高速流动的液压流体通过第二通孔127和第三通孔125进行降速迟滞，以免高速液压流体喷射入外筒内壁损伤弹性膜130。

在活塞140尚未开始压缩的情况下，气室S3内的气体压力大约为1个大气压、1.5个大气压、2个大气压。

当活塞140开始上移而进行压缩行程时，液压流体从第一通孔123流出后会直接冲向第三内套筒124的第三通孔125。液压流体在第三通孔125的导引下，能够更好地扩散至第二内套筒126的内壁面以及第二通孔126上。

可以理解，作为一种备选方案，缓冲器100内可不必设置第三内套筒126。此时，由于第二通孔127和第一通孔123相互错位，液压流体由第一通孔123流出后至少部分冲向第二内套筒126的内壁面。这种方式亦可避免液压流体直接高速冲击弹性膜130。

根据本公开，用于分别封闭外筒110、第一内套筒122、第三内套筒124、第二内套筒126和弹性膜130的上端面、下端面的上封盖141、下封盖142可设为如图3、4、11所示的样式。上封盖141、下封盖142分别设有对应的通孔，紧固杆146穿过对应的通孔后再由螺栓151进行紧固。

参见图7、8，其中图7示出了根据图4的局部A的放大图，图8示出了图7的左视图。在该优选实施方式，第一通孔123、第三通孔125被布置成使得液压流体能够沿缓冲器的径向流动。这可以适当减小液压流体流向第二液压腔S2过程时的流速，同时将流经一个第三通孔125的液压流体均匀且分散地导向第二内套筒126的内壁面以及与该第三通孔125对应的1个或多个第二通孔127上。根据本公开，由于第二通孔127的孔位与第一通孔123沿径向相互错开，因此可以保证液压流体从第三通孔125流出后至少部分地喷向第二内套筒126的内壁面，因此可以避免液压流体对弹性膜130的直接冲击。

优选地，第一通孔123和第三通孔125一一对应。在满足液压流体能够沿缓冲器100沿径向流动的前提下，第三通孔125与第一通孔123彼此相对的位置处的横截面尺寸被设置成大致相等，以此避免液压流体从第一内套筒122流至第三内套筒124的过程中发生剧烈波动而影响缓冲器100的缓冲效果。

在图7、8的实施方式中，第一通孔123具有圆柱形的构造。第三通孔125由直管段125A和锥管段125B组成。锥管段125B由直管段125A平滑过渡后径向扩散而形成喇叭状。锥管段125B的第一端的横截面尺寸与直管段125A的横截面尺寸相同，并且锥管段125B的第二端的横截面尺寸大于直管段125A的横截面尺寸。其中，第三通孔125的直管段125A与第一通孔123相对，且锥管段125B与第二通孔127相对。应理解，通孔彼此“相对”表示液压流体能够沿径向方向从一个位置处的通孔直接流向另一位置处的通孔，两个通孔的轴线之间并不必然地同轴。

除了将第三通孔125的直管段125A的直径D2设置成与第一通孔123的直径D1相同外，直管段125A的直径D2还可以被设置成比第一通孔123的直径D1略大，例如D2是D1的1.05倍、1.1倍、1.15倍、1.2倍等等。

参见图8并结合图7，从第三通孔125排出的液压流体在第二内套筒126形成的冲积区域内包括4个第二通孔127或者未示出的3个、5个等等。优选地，沿第一内套筒122的径向看，多个第二通孔127中的至少一部分的边缘与第三通孔125的边缘相切。

更优选地，参见图8，第三通孔125的边缘分别与第一通孔123(第三通孔125的直管段125A)的内缘以及第二通孔的锥管段125B的外缘分别相切。

参见图4、7，在将缓冲器100组合完毕后，第一内套筒122、和第三内套筒124能够彼此贴合。在该情况下，结合图6、10，第一内套筒122的周向相间地设置多组具有不同孔径的第一通孔123，其中，同组内的第一通孔123具有相同的孔径。例如，在第一内套筒122的周向上设有5组不同孔径的第一通孔123，其中每组第一通孔123成对地设置第一内套筒122的径向相对端，并且每组的第一通孔123的周向覆盖范围θ’为36°。其中，为了便于清楚表示，该图10的第一内套筒122中仅采用黑色阴影表示了一组相对设置的具有第一通孔123的区域A1、A2。对于区域A1、A2，其实际分布有多个沿径向延伸的第一通孔123。

第二内套筒126和第三内套筒124之间形成用于临时性地容纳少量液压流体的微小径向间隙。该径向间隙例如为0.2mm、0.5mm、1mm、2mm等。

参见图9和图11，其中图9示出了缓冲器100下端附近的局部放大图，图11示出了下封盖142(上封盖141)的俯视图。为了便于工作人员将各组第一通孔123准确地与第三通孔127对齐，第一内套筒122的下端面的周向上设有多个如图9所示的第一定位孔，下封盖142上设有与第一定位孔对应的多个第二定位孔142A(图11)。各第一定位孔在周向上的位置与各组第一通孔123的周向首端、末端对齐。例如，针对图10所示的在周向上布置5组具有不同孔径的第一通孔123的实施方式，第一通孔123、沿周向按照圆心角θ”为36°的方式等间距布置。安装人员先在各第二定位孔142A***定位销148，随后转动第一内套筒122至所需定位的位置处再对接到定位销148中。

应理解，根据上述公开内容，本领域技术人员能够获知设置不同于图10、11所示的第一通孔123的组数的实施方式，以及该实施方式下所应布置的第一定位孔、第二定位孔142A。这些方案亦为本公开意图保护的范围。

为了对第三内套筒124、第二内套筒126之间的相对位置进行定位，二者的上端面均形成有凹槽128。外筒110、上封盖141或下封盖142上可标记有对应于该凹槽128的标识。当第三内套筒124、第二内套筒126被放置好后，凹槽128与上述标识对齐。安装人员此时将固定销放置在该凹槽128中即可防止第一内套筒122、第三内套筒124和第二内套筒126相对于外筒110转动的固定销。

在活塞140对液压流体进行加压的移动方向(也即活塞140的压缩行程方向上)上，第一通孔123、第三通孔125被由疏至密地布置。根据力学分析可知，在此情况下，活塞140在其压缩行程中能够按照由快至慢的速度移动，缓冲器100在该过程中能够提供较为均一的缓冲阻尼力。

进一步参见图4，优选地，缓冲器100可进一步设置固定于上封盖141的导引杆150。活塞140中设有与导引杆150适配的通孔。借助于导引杆150的导向作用，活塞140在受到冲击作用后不会相较于缓冲器100的轴向偏斜地冲击第一内套筒122的壁面。

进一步参见图4，上封盖141、下封盖142形成有未示出的液压调节孔。液压调节孔与固定在上封盖141上或者其他未示出的位置处的液压调节回路连通。借助于液压调节回路，第一液压腔S1内的液压能够被适应性地调节，从而便于活塞140复位。

类似地，外筒110形成有气体调节孔。缓冲器100设有与气压调节孔连通的气压调节回路(未示出)。气压调节回路被配置为能够调节气室S3内的气体压力，使得活塞140回位。

本发明的保护范围仅由权利要求限定。得益于本发明的教导，本领域技术人员容易认识到可将本发明所公开结构的替代结构作为可行的替代实施方式，并且可将本发明所公开的实施方式进行组合以产生新的实施方式，它们同样落入所附权利要求书的范围内。

附图标记说明：

缓冲器：100。

摇臂：200。

外筒：110。

内套筒：120。

第一内套筒：122。

第一通孔：123。

第三内套筒：124。

第三通孔：125。

直管段：125A。

锥管段：125B。

第二内套筒：126。

第二通孔：127。

凹槽：128。

弹性膜：130。

活塞：140。

上封盖：141。

下封盖142。

第二定位孔：142A。

单耳接头：144。

紧固杆：146。

定位销：148。