一种主动抑制地面共振起落架及其控制方法、系统与流程

本发明属于直升机起落架设计，尤其涉及一种主动抑制地面共振起落架及其控制方法、系统。

背景技术：

1、直升机因其特殊的旋翼结构，可实现垂直起飞和着陆，且旋翼旋转半径小，可在有限空间完成起飞着陆，这是直升机区别于固定翼飞机的重要特征。也正是因为直升机具有旋翼、传动等重要激励源，转速从零到工作转速的运转过程中，不可避免的要接近直升机的共振频率，从而导致直升机有地面共振的风险。随着技术的发展，直升机向电动化和智能化的城市飞行载具不断衍生，着陆起飞环境也越来越复杂，直升机对于地面共振要求提出了越来越高的要求。防止地面共振是直升机着陆起飞过程中的十分重要的要求，紧密关联直升机的飞行安全，是保障飞行员生命的第一道防线。

2、传统直升机设计过程中，主要依赖匹配合适的直升机刚度阻尼来满足防止地面共振的要求。设计过程中往往要优先满足别的重要指标，导致设计过程中，用于防止地面共振的设计调节量较少。且由于与地面直接接触的轮胎刚度较小，实际起飞着陆的过程中，往往轮胎会产生较大的振动而导致起落架缓冲器不发生作用。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中用于防止地面共振的设计调节量较少，轮胎会产生较大的振动而导致起落架缓冲器不发生作用的技术问题，本发明提供一种主动抑制地面共振起落架及其控制方法、系统，尤其对于直升机起飞着陆过程中防止地面共振，吸收着陆坠毁能量，保证滑跑稳定性等具有重要意义。所述技术方案如下：

2、第一方面，提供一种种主动抑制地面共振起落架，包括：磁电装置2、永磁体节流阀3、轮胎6和传感装置7、激光位移传感器8；

3、磁电装置2和激光位移传感器8布置在缓冲器的外筒上；永磁体节流阀3布置在缓冲器的活塞杆上部，传感装置7布置在轮胎6上；磁电装置2通过直流转化装置与飞机电源电连接，传感装置7、激光位移传感器8、直流转化装置均与控制器连接；磁电装置2用于在直流转化装置作用下产生高频交变感应电磁；永磁体节流阀3在磁电装置2的电磁作用下产生实时的动态载荷；激光位移传感器8用于采集起落架缓冲器实际伸长量；传感装置7用于采集轮胎实际压缩量。

4、可选地，直流转化装置包括：电源和电流转化器，48v电源与飞机电源电连接，48v电源通过电流转化器与磁电装置2电连接，飞机电源给48v电源提供电能，电流转化器将该电能提供给磁电装置2。

5、本发明中，给磁电装置2单独设立电源，不占用飞机本身的供电。

6、可选地，磁电装置2包括：内部绝缘套和外部绝缘套，以及位于两者之间的磁电线圈。

7、可选地，传感装置7包括：布置在轮胎内侧的压变层和布置在轮胎外侧的导电层。

8、第二方面，提供一种主动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、步骤1、传感装置7在检测到飞机触地时，控制器确定保证飞机姿态平稳需要施加的目标载荷；

10、步骤2、控制器控制直流转化装置驱动磁电装置2给永磁体节流阀3施加目标载荷，使起落架缓冲器的长度发生变化；

11、步骤3、当满足预设条件时，停止施加目标载荷。

12、可选地，步骤1中，传感装置7在检测到飞机触地时，激光位移传感器8采集起落架缓冲器实际伸长量l2，传感装置7采集轮胎实际压缩量s2，激光位移传感器8和传感装置7将采集的数据发送至控制器；控制器获取旋翼升力及飞机重量并根据起落架静压曲线采用插值计算方式计算当前状态起落架缓冲器的理论伸长量l1和轮胎的理论压缩量s1；控制器基于l1、s1、l2、s2计算得到保证飞机姿态平稳需要施加的目标载荷ft及起落架整体伸长量差值rt；

13、rt＝k*l2-s2-(k*l1-s1)，其中，k为起落架传力系数，起落架整体伸长量差值rt为正，则目标载荷作用方向为z正向(z向垂直于航向)；rt为负，则目标载荷作用方向为z负向，ft＝f(-rt/k+l2)-f(l2)，ft为t时刻目标载荷，f为载荷差值函数。

14、可选地，步骤2中，控制器给直流转化装置发送载荷施加指令，该载荷施加指令携带有电流大小和电流方向，直流转化装置驱动磁电装置2给永磁体节流阀3施加目标载荷ft，作用时间为δt，此时起落架缓冲器的长度发生变化。

15、可选地，步骤3中控制器在检测到满足以下任一条件时，停止施加目标载荷，否则，重复执行上述步骤1和步骤2：

16、条件1：起落架整体伸长量差值rt绝对值小于阈值(比如为5mm)，

17、条件2：轮胎离地，

18、条件3：旋翼升力为0。

19、第三方面，提供一种主动抑制地面共振的系统，包括第一方面任一所述的一种主动抑制地面共振的起落架，以及直流转化装置、飞机电源和控制器。

20、本发明的有益效果至少在于：

21、本方案旨在主动抑制直升机的地面共振，除此之外，在地面停机状态，本方案可通过施加在永磁体节流阀上的电磁力实现直升机的抬升下跪，方便装载货物；地面滑行滑跑时，本方案可通过施加在永磁体节流阀上的电磁力过滤地面不平整载荷，改善驾驶舒适度；直升机坠毁时，本方案可通过施加在永磁体节流阀上的电磁力辅助吸收坠毁能量。由此可见，本方案尤其对于直升机起飞着陆过程中防止地面共振，吸收着陆坠毁能量，保证滑跑稳定性等方面具有重要意义。

技术特征：

1.一种主动抑制地面共振起落架，其特征在于，包括：磁电装置(2)、永磁体节流阀(3)、轮胎(6)和传感装置(7)、激光位移传感器(8)；

2.根据权利要求1所述的主动抑制地面共振起落架，其特征在于，直流转化装置包括：电源和电流转化器，48v电源与飞机电源电连接，48v电源通过电流转化器与磁电装置(2)电连接，飞机电源给48v电源提供电能，电流转化器将该电能提供给磁电装置(2)。

3.根据权利要求1所述的主动抑制地面共振起落架，其特征在于，磁电装置(2)包括：内部绝缘套和外部绝缘套，以及位于两者之间的磁电线圈。

4.根据权利要求1所述的主动抑制地面共振起落架，其特征在于，传感装置(7)包括：布置在轮胎内侧的压变层和布置在轮胎外侧的导电层。

5.一种主动抑制地面共振的起落架的控制方法，其特征在于，用于权利要求1至4任一所述的起落架，所述方法包括：

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤1中，传感装置(7)在检测到飞机触地时，激光位移传感器(8)采集起落架缓冲器实际伸长量l2，传感装置(7)采集轮胎实际压缩量s2，激光位移传感器(8)和传感装置(7)将采集的数据发送至控制器；控制器获取旋翼升力及飞机重量并根据起落架静压曲线采用插值计算方式计算当前状态起落架缓冲器的理论伸长量l1和轮胎的理论压缩量s1；控制器基于l1、s1、l2、s2计算得到保证飞机姿态平稳需要施加的目标载荷ft及起落架整体伸长量差值rt；

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤2中，控制器给直流转化装置发送载荷施加指令，该载荷施加指令携带有电流大小和电流方向，直流转化装置驱动磁电装置(2)给永磁体节流阀(3)施加目标载荷ft，作用时间为δt，此时起落架缓冲器的长度发生变化。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤3中控制器在检测到满足以下任一条件时，停止施加目标载荷，否则，重复执行上述步骤1和步骤2：

9.一种主动抑制地面共振的系统，其特征在于，包括权利要求1至4任一所述的一种主动抑制地面共振的起落架，以及直流转化装置、飞机电源和控制器。

技术总结本发明提供一种主动抑制地面共振起落架及其控制方法、系统，该起落架中磁电装置和激光位移传感器布置在缓冲器的外筒上；永磁体节流阀布置在缓冲器的活塞杆上部，传感装置布置在轮胎上；磁电装置通过直流转化装置与飞机电源电连接，传感装置、激光位移传感器、直流转化装置均与控制器连接；磁电装置用于在直流转化装置作用下产生高频交变感应电磁；永磁体节流阀在磁电装置的电磁作用下产生实时的动态载荷；激光位移传感器用于采集起落架缓冲器实际伸长量；传感装置用于采集轮胎实际压缩量。本发明可大幅提供直升机防止地面共振的能力，对于不同着陆起飞环境、飞机姿态、轮胎振动以及特殊情况等自主调节，可极大降低飞行负担，改善直升机起飞着陆品质。技术研发人员：焦阳,陈翔,解小平,张松,郭亚鹏受保护的技术使用者：中国直升机设计研究所技术研发日：技术公布日：2025/1/6