减震系统飞机结构与系统课件

减震系统主讲人：吴鹏《飞机结构与系统》01.减震装置02.减震原理04.单气室油气式减震器05.双气室油气式减震器目录contents06.典型油气式减震支柱的构造03.减震器的发展一、减震装置为了减小飞机在着陆接地和地面运动时所受的撞击力，并减弱飞机因撞击而引起的颠簸跳动，飞机必须设置减震装置。由轮胎和减震器两部分组成，其中轮胎（尤其是低压轮胎）大约可吸收着陆撞击动能的30%，而其余的能量必须由减震器吸收并消散掉。现代飞机普遍采用油气式减震器。如果起落架减震器工作状态不良，飞机就要受到很大的撞击力，并产生强烈的颠簸跳动,对飞机结构和飞行安全都极为不利。二、减震原理减震原理：通过产生尽可能大的弹性变形来吸收撞击动能，以减小飞机所受撞击力；利用摩擦热耗作用尽快地消散能量，使飞机接地后的颠簸跳动迅速停止。物体相撞，总要产生撞击力。依据动量定理可知，物体撞击时的冲击力大小与撞击的时间成反比，与动量变化量成正比。当动量变化量一定时，撞击时间越长，由撞击产生的冲击力越小。三、减震器的发展“”随着飞机的发展，减震器的性能也在不断提高。根据吸能缓冲原理和耗能原理的不同，划分为橡胶减震器和弹簧减震器、油液橡胶减震器/油液弹簧减震器、油气减震器和油液减震器。油气式减震器在减震性能方面具有许多优点,在长期使用过程中又有了许多改进，现在仍然是起落架减震器的主要形式。根据减震器气室的数量，分为单气室油气式减震器和双气室油气式减震器。四、单气室油气式减震器01减震器的构造如图所示，由外筒和活塞两个基本构件组成，其中外筒被隔板（隔板上开有供油液流通的阻尼孔）分割成上下两个封闭腔室，上腔室为气室，下腔室被活塞密封，充满油液。工作时，腔内的油气压力会很高，活塞杆与外筒之间的密封非常关键。飞机着陆接地后，继续下沉而压缩减震器。减震器内隔板下面的油液，受活塞挤压经小孔高速向上流动，压缩气体、气压增大。气体压力通过油液作用在活塞上，产生气体作用力。油液高速流过小孔产生阻止活塞运动的油液作用力。它们和密封装置等的机械摩擦力都是反抗压缩的，飞机下沉速度会逐渐减小下来。四、单气室油气式减震器02减震器的工作过程飞机下沉压缩减震器的过程，叫做减震器的压缩行程（或正行程）。在压缩行程中，撞击动能的大部分由气体吸收，其余则由油液高速流过小孔时的摩擦和密封装置等的摩擦转变为热能消散掉。四、单气室油气式减震器飞机停止下沉时,减震器的压缩量较大，气体作用力大大超过了停机时作用在减震器上的力（停机载荷），减震器随即伸张，飞机向上运动。气体作用力随着减震器的伸张而逐渐减小；油液作用力和密封装置等的机械摩擦力抵消一部分气体作用力，当伸张力小于其停机载荷时，飞机向上运动的速度逐渐减小。四、单气室油气式减震器减震器伸张而顶起飞机的过程叫做减震器的伸张行程（或反行程）。在伸张行程中，气体放出能量,其中一部分转变成飞机的势能，另一部分由油液高速流过小孔时的摩擦以及密封装置等的摩擦转变为热能消散掉。经过若干次压缩和伸张，减震器将全部撞击动能转变成热能消散掉。四、单气室油气式减震器飞机在不平的地面上滑行时，减震器的工作原理与上述情况相同。气体作用力等于气体压力与活塞有效面积的乘积。如图所示，从气体工作特性曲线可以看岀：压缩行程中,气体作用力沿曲线ab上升；伸张行程中,气体作用力沿曲线ba下降。气体在压缩和膨胀过程中热耗作用很小，压缩行程中气体吸收的能量和伸张行程中气体放出的能量基本相等。可以用曲线ab以下所包含的面积Oabd表示。四、单气室油气式减震器03减震器的工作特性分析1、气体的工作特性在活塞有效面积、节流系数和油液密度不变的情况下，油液作用力与活塞运动速度的平方成正比，与通油孔面积的平方成反比。如图所示，从油液工作特性曲线可以看岀：压缩行程中,可用曲线0ab表示。伸张行程中,可用曲线bc0表示。油液流过小孔产生摩擦，减震器在压缩行程和伸张行程中,都有一部分能量变成热能消散掉。面积0ab0表示压缩行程中油液消耗的能量，面积0bc0则表示伸张行程中油液消耗的能量四、单气室油气式减震器2、油液的工作特性如图所示，在压缩行程中，气体作用力和油液作用力都是反抗压缩的，把各个压缩量上的气体作用力和油液作用力相加，可得到压缩行程中气体和油液共同工作的特性曲线adb；在伸张行程中，气体作用力推动减震器伸张,而油液作用力阻碍减震器伸张，因此把各压缩量上的气体作用力和油液作用力相减，即可得到伸张行程中气体和油液共同工作的特性曲线bea，曲线acb为气体工作特性曲线。曲线adb与acb之间力的差值，就是压缩行程中的油液作用力；而曲线bea和bca之间力的差值，是伸张行程中的油液作用力。四、单气室油气式减震器3、气体和油液共同工作的特性四、单气室油气式减震器04载荷高峰和调节油针飞机粗猛着陆时，减震器所受的载荷在压缩行程之初会出现一个起伏，如图adb所示，这种现象称为“载荷高峰”。在这种情况下，减震器所受的载荷可能超过规定的最大值。如图所示，现代减震器广泛采用调节油针作为消除载荷高峰的有效措施，其实质就是使通油孔的面积随压缩量变化而改变。工作原理：随着压缩量的增大，油针使通油孔面积逐渐减小。工作特性曲线如图所示。四、单气室油气式减震器05反跳现象和防反跳活门飞机重着陆时，当伸张行程结束时，虽然减震器支柱已经完全伸张,此时飞机仍具有上升速度,飞机将从跑道上跳起，重新离地,接下来会发生再次撞击,此现象即为反跳现象。为了增大伸张行程的热耗系数，减小飞机伸张速度，从而消除反跳现象，有的减震器装有在伸张行程中堵住一部分通油孔的单向节流活门，这种活门叫做防反跳活门，也叫做反行程制动活门。装有这种活门的减震器及其工作特性曲线如图所示。五、双气室油气式减震器01构造特点具有两个气室，其中一个工作气室与单气室油气式减震器相同，充气压力相对较低,称为主气室；另一个气室被浮动活塞封闭，称为副气室，副气室的充气压力高于起落架所承受的最大静载荷。如图所示为单气室油气式减震器和双气室油气式减震器的结构对比。五、双气室油气式减震器02性能特点虽然双气室油气减震器的总体尺寸大于单气室油气式减震器，且构造复杂，但具有良好的减震特性和滑行舒适性，因此在很多飞机（如空客A320系列）上获得应用。如图所示，双气室减震器初始压缩时，只有主气室气体受到压缩，气体压缩性能曲线与单气室减震器相同（A-Bo段）。当减震器压缩至Bo点时，主气室停止压缩，副气室开始压缩。由于副气室初始体积较大，因此压缩特性曲线相对平缓，如Bo-B曲线所示。油气式减震器的具体构造是多种多样的，但工作原理却基本相同。六、典型油气式减震支柱的构造下面以一种常见的减震器为例，其主要特点如下：锥形调节油针安装在内筒的顶端，与节流孔支撑管底部的圆孔构成油液流通的环形通道。1外