本發(fā)明屬于直升機(jī)起落架設(shè)計，尤其涉及一種主動抑制地面共振起落架及其控制方法、系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、直升機(jī)因其特殊的旋翼結(jié)構(gòu)，可實現(xiàn)垂直起飛和著陸，且旋翼旋轉(zhuǎn)半徑小，可在有限空間完成起飛著陸，這是直升機(jī)區(qū)別于固定翼飛機(jī)的重要特征。也正是因為直升機(jī)具有旋翼、傳動等重要激勵源，轉(zhuǎn)速從零到工作轉(zhuǎn)速的運轉(zhuǎn)過程中，不可避免的要接近直升機(jī)的共振頻率，從而導(dǎo)致直升機(jī)有地面共振的風(fēng)險。隨著技術(shù)的發(fā)展，直升機(jī)向電動化和智能化的城市飛行載具不斷衍生，著陸起飛環(huán)境也越來越復(fù)雜，直升機(jī)對于地面共振要求提出了越來越高的要求。防止地面共振是直升機(jī)著陸起飛過程中的十分重要的要求，緊密關(guān)聯(lián)直升機(jī)的飛行安全，是保障飛行員生命的第一道防線。

2、傳統(tǒng)直升機(jī)設(shè)計過程中，主要依賴匹配合適的直升機(jī)剛度阻尼來滿足防止地面共振的要求。設(shè)計過程中往往要優(yōu)先滿足別的重要指標(biāo)，導(dǎo)致設(shè)計過程中，用于防止地面共振的設(shè)計調(diào)節(jié)量較少。且由于與地面直接接觸的輪胎剛度較小，實際起飛著陸的過程中，往往輪胎會產(chǎn)生較大的振動而導(dǎo)致起落架緩沖器不發(fā)生作用。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了解決現(xiàn)有技術(shù)中用于防止地面共振的設(shè)計調(diào)節(jié)量較少，輪胎會產(chǎn)生較大的振動而導(dǎo)致起落架緩沖器不發(fā)生作用的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種主動抑制地面共振起落架及其控制方法、系統(tǒng)，尤其對于直升機(jī)起飛著陸過程中防止地面共振，吸收著陸墜毀能量，保證滑跑穩(wěn)定性等具有重要意義。所述技術(shù)方案如下：

2、第一方面，提供一種種主動抑制地面共振起落架，包括：磁電裝置2、永磁體節(jié)流閥3、輪胎6和傳感裝置7、激光位移傳感器8；

3、磁電裝置2和激光位移傳感器8布置在緩沖器的外筒上；永磁體節(jié)流閥3布置在緩沖器的活塞桿上部，傳感裝置7布置在輪胎6上；磁電裝置2通過直流轉(zhuǎn)化裝置與飛機(jī)電源電連接，傳感裝置7、激光位移傳感器8、直流轉(zhuǎn)化裝置均與控制器連接；磁電裝置2用于在直流轉(zhuǎn)化裝置作用下產(chǎn)生高頻交變感應(yīng)電磁；永磁體節(jié)流閥3在磁電裝置2的電磁作用下產(chǎn)生實時的動態(tài)載荷；激光位移傳感器8用于采集起落架緩沖器實際伸長量；傳感裝置7用于采集輪胎實際壓縮量。

4、可選地，直流轉(zhuǎn)化裝置包括：電源和電流轉(zhuǎn)化器，48v電源與飛機(jī)電源電連接，48v電源通過電流轉(zhuǎn)化器與磁電裝置2電連接，飛機(jī)電源給48v電源提供電能，電流轉(zhuǎn)化器將該電能提供給磁電裝置2。

5、本發(fā)明中，給磁電裝置2單獨設(shè)立電源，不占用飛機(jī)本身的供電。

6、可選地，磁電裝置2包括：內(nèi)部絕緣套和外部絕緣套，以及位于兩者之間的磁電線圈。

7、可選地，傳感裝置7包括：布置在輪胎內(nèi)側(cè)的壓變層和布置在輪胎外側(cè)的導(dǎo)電層。

8、第二方面，提供一種主動抑制地面共振的起落架的控制方法，用于第一方面任一所述的起落架，所述方法包括：

9、步驟1、傳感裝置7在檢測到飛機(jī)觸地時，控制器確定保證飛機(jī)姿態(tài)平穩(wěn)需要施加的目標(biāo)載荷；

10、步驟2、控制器控制直流轉(zhuǎn)化裝置驅(qū)動磁電裝置2給永磁體節(jié)流閥3施加目標(biāo)載荷，使起落架緩沖器的長度發(fā)生變化；

11、步驟3、當(dāng)滿足預(yù)設(shè)條件時，停止施加目標(biāo)載荷。

12、可選地，步驟1中，傳感裝置7在檢測到飛機(jī)觸地時，激光位移傳感器8采集起落架緩沖器實際伸長量l2，傳感裝置7采集輪胎實際壓縮量s2，激光位移傳感器8和傳感裝置7將采集的數(shù)據(jù)發(fā)送至控制器；控制器獲取旋翼升力及飛機(jī)重量并根據(jù)起落架靜壓曲線采用插值計算方式計算當(dāng)前狀態(tài)起落架緩沖器的理論伸長量l1和輪胎的理論壓縮量s1；控制器基于l1、s1、l2、s2計算得到保證飛機(jī)姿態(tài)平穩(wěn)需要施加的目標(biāo)載荷ft及起落架整體伸長量差值rt；

13、rt＝k*l2-s2-(k*l1-s1)，其中，k為起落架傳力系數(shù)，起落架整體伸長量差值rt為正，則目標(biāo)載荷作用方向為z正向(z向垂直于航向)；rt為負(fù)，則目標(biāo)載荷作用方向為z負(fù)向，ft＝f(-rt/k+l2)-f(l2)，ft為t時刻目標(biāo)載荷，f為載荷差值函數(shù)。

14、可選地，步驟2中，控制器給直流轉(zhuǎn)化裝置發(fā)送載荷施加指令，該載荷施加指令攜帶有電流大小和電流方向，直流轉(zhuǎn)化裝置驅(qū)動磁電裝置2給永磁體節(jié)流閥3施加目標(biāo)載荷ft，作用時間為δt，此時起落架緩沖器的長度發(fā)生變化。

15、可選地，步驟3中控制器在檢測到滿足以下任一條件時，停止施加目標(biāo)載荷，否則，重復(fù)執(zhí)行上述步驟1和步驟2：

16、條件1：起落架整體伸長量差值rt絕對值小于閾值(比如為5mm)，

17、條件2：輪胎離地，

18、條件3：旋翼升力為0。

19、第三方面，提供一種主動抑制地面共振的系統(tǒng)，包括第一方面任一所述的一種主動抑制地面共振的起落架，以及直流轉(zhuǎn)化裝置、飛機(jī)電源和控制器。

20、本發(fā)明的有益效果至少在于：

21、本方案旨在主動抑制直升機(jī)的地面共振，除此之外，在地面停機(jī)狀態(tài)，本方案可通過施加在永磁體節(jié)流閥上的電磁力實現(xiàn)直升機(jī)的抬升下跪，方便裝載貨物；地面滑行滑跑時，本方案可通過施加在永磁體節(jié)流閥上的電磁力過濾地面不平整載荷，改善駕駛舒適度；直升機(jī)墜毀時，本方案可通過施加在永磁體節(jié)流閥上的電磁力輔助吸收墜毀能量。由此可見，本方案尤其對于直升機(jī)起飛著陸過程中防止地面共振，吸收著陸墜毀能量，保證滑跑穩(wěn)定性等方面具有重要意義。

技術(shù)特征：

1.一種主動抑制地面共振起落架，其特征在于，包括：磁電裝置(2)、永磁體節(jié)流閥(3)、輪胎(6)和傳感裝置(7)、激光位移傳感器(8)；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主動抑制地面共振起落架，其特征在于，直流轉(zhuǎn)化裝置包括：電源和電流轉(zhuǎn)化器，48v電源與飛機(jī)電源電連接，48v電源通過電流轉(zhuǎn)化器與磁電裝置(2)電連接，飛機(jī)電源給48v電源提供電能，電流轉(zhuǎn)化器將該電能提供給磁電裝置(2)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主動抑制地面共振起落架，其特征在于，磁電裝置(2)包括：內(nèi)部絕緣套和外部絕緣套，以及位于兩者之間的磁電線圈。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主動抑制地面共振起落架，其特征在于，傳感裝置(7)包括：布置在輪胎內(nèi)側(cè)的壓變層和布置在輪胎外側(cè)的導(dǎo)電層。

5.一種主動抑制地面共振的起落架的控制方法，其特征在于，用于權(quán)利要求1至4任一所述的起落架，所述方法包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，步驟1中，傳感裝置(7)在檢測到飛機(jī)觸地時，激光位移傳感器(8)采集起落架緩沖器實際伸長量l2，傳感裝置(7)采集輪胎實際壓縮量s2，激光位移傳感器(8)和傳感裝置(7)將采集的數(shù)據(jù)發(fā)送至控制器；控制器獲取旋翼升力及飛機(jī)重量并根據(jù)起落架靜壓曲線采用插值計算方式計算當(dāng)前狀態(tài)起落架緩沖器的理論伸長量l1和輪胎的理論壓縮量s1；控制器基于l1、s1、l2、s2計算得到保證飛機(jī)姿態(tài)平穩(wěn)需要施加的目標(biāo)載荷ft及起落架整體伸長量差值rt；

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，步驟2中，控制器給直流轉(zhuǎn)化裝置發(fā)送載荷施加指令，該載荷施加指令攜帶有電流大小和電流方向，直流轉(zhuǎn)化裝置驅(qū)動磁電裝置(2)給永磁體節(jié)流閥(3)施加目標(biāo)載荷ft，作用時間為δt，此時起落架緩沖器的長度發(fā)生變化。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，步驟3中控制器在檢測到滿足以下任一條件時，停止施加目標(biāo)載荷，否則，重復(fù)執(zhí)行上述步驟1和步驟2：

9.一種主動抑制地面共振的系統(tǒng)，其特征在于，包括權(quán)利要求1至4任一所述的一種主動抑制地面共振的起落架，以及直流轉(zhuǎn)化裝置、飛機(jī)電源和控制器。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種主動抑制地面共振起落架及其控制方法、系統(tǒng)，該起落架中磁電裝置和激光位移傳感器布置在緩沖器的外筒上；永磁體節(jié)流閥布置在緩沖器的活塞桿上部，傳感裝置布置在輪胎上；磁電裝置通過直流轉(zhuǎn)化裝置與飛機(jī)電源電連接，傳感裝置、激光位移傳感器、直流轉(zhuǎn)化裝置均與控制器連接；磁電裝置用于在直流轉(zhuǎn)化裝置作用下產(chǎn)生高頻交變感應(yīng)電磁；永磁體節(jié)流閥在磁電裝置的電磁作用下產(chǎn)生實時的動態(tài)載荷；激光位移傳感器用于采集起落架緩沖器實際伸長量；傳感裝置用于采集輪胎實際壓縮量。本發(fā)明可大幅提供直升機(jī)防止地面共振的能力，對于不同著陸起飛環(huán)境、飛機(jī)姿態(tài)、輪胎振動以及特殊情況等自主調(diào)節(jié)，可極大降低飛行負(fù)擔(dān)，改善直升機(jī)起飛著陸品質(zhì)。

技術(shù)研發(fā)人員：焦陽,陳翔,解小平,張松,郭亞鵬
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國直升機(jī)設(shè)計研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6