Гидропневматический амортизатор

 

Изобретение относится к авиационной технике, к амортизаторам шасси летательных аппаратов. Гидропневматический амортизатор содержит корпус с размещенным в нем штоком с поршнем. В штоке под его поршнем установлен плавающий поршень с цилиндрическим стержнем, имеющим профилированные канавки. Амортизатор также имеет пневматическую и гидравлические камеры, а отношение площади цилиндрического стержня к площади плавающего поршня составляет от 0,25 до 0,5. Такое выполнение позволит повысить эффективность снижения динамических нагрузок, передаваемых на летательный аппарат при движении его по неровной взлетно-посадочной полосе с большими нагрузками. 3 ил.

Изобретение относится к авиационной технике, в частности к амортизаторам шасси летательных аппаратов.

Известен гидропневматический амортизатор, содержащий корпус с размещенным в нем полым штоком с поршнем, пневматическую и гидравлическую камеры.

Недостатком таких амортизаторов является довольно высокий вес и повышенные динамические нагрузки, передаваемые на летательный аппарат при его движении по ВПП.

Задачей изобретения является повышение эффективности снижения динамических нагрузок, передаваемых на летательный аппарат при его движении по неровной ВПП, и снижение веса конструкции.

Поставленная задача решается тем, что в однокамерный гидропневматический амортизатор, содержащий корпус с размещенным в нем полым штоком с поршнем, пневматическую и гидравлическую камеры, устанавливается в полом штоке плавающий поршень с закрепленным на нем соосно цилиндрическим стержнем, проходящим через поршень штока. На уплотняемой цилиндрической поверхности стержня имеются продольные канавки (протоки) переменного сечения для перетекания жидкости, при этом отношение площади цилиндрического стержня к площади плавающего поршня составляет от 0,25 до 0,5.

На фиг.1 изображен предлагаемый амортизатор; на фиг.2 и 3 диаграммы усилий сжатия.

Пневмогидравлический амортизатор состоит из корпуса 1, штока 2 с поршнем 3, плавающего поршня 4 с цилиндрическим стержнем 5, гидравлических Г и Д камер, пневматической П камеры, гидравлической камеры Т торможения штока 2 при обратном ходе с подпружиненным клапаном 6, зарядного клапана 7 и пробки 8. На цилиндрическом стержне 5 выполнены профилированные канавки 9.

На прямом ходе штока 2 (при сжатии) амортизатора вытесняемая поршнем 3 жидкость из камеры Г перетекает через отверстия f и протоки f_var по направлению стрелок ПХ в камеру Д и через открытый клапан 6 в камеру Т обратного торможения штока 2. При этом перемещающийся плавающий поршень 4 сжимает газ в пневматической камере П.

В зависимости от скорости сжатия амортизатор имеет три режима работы.

Первый режим сжатие при небольшой скорости, что соответствует движению летательного аппарата на рулежках.

При небольшой скорости сжатия амортизатора торможение рабочей жидкости при истечении ее из камеры Г практически отсутствует. Жидкость вытесняется поршнем 3, попадает в камеру Д и перемещает плавающий поршень 4, который сжимает газ в камере П. Этот режим иллюстрируется графиком зависимости усилия сжатия амортизатора Q от хода S (фиг.2), где Q₁ усилие по амортизатору при сжатии с небольшой скоростью; Q₀ начальное упругое усилие.

Второй режим соответствует динамическому сжатию амортизатора, что имеет место при посадке летательного аппарата.

На этом режиме в рассеивании энергии удара участвует рабочая жидкость. Вытесняемая из камеры Г жидкость с сопротивлением будет перетекать под давлением в камере Г через отверстия и канавки 9 переменного сечения f_var в камеру Д, плавающий поршень 4 при этом будет двигаться с большой скоростью, что приводит к сжатию газа по политропическому закону.

Усилие по амортизатору на втором режиме представлено на фиг.3 кривыми Q₂ и Q₃, где Q₂ кривая упругой силы по амортизатору при политропическом сжатии газа в камере П, равная делению газа, умноженному на площадь штока; Q₃ внешняя характеристика усилия по амортизатору, равного давлению жидкости в камере Г, умноженному на площадь штока.

На этом режиме, чем выше скорость сжатия амортизатора, тем больше гидравлическое сопротивление перетекающей из камеры Г жидкости. При этом, поскольку на торцовую площадь цилиндрического стержня действует полное давление жидкости, а усилие от этого давления непосредственно передается на плавающий поршень, то с увеличением скорости движения штока и соответствующего увеличения скорости перемещения плавающего поршня, давление жидкости в камере Д из-за сопротивления в протоках f и f_var уменьшается и при некотором значении скорости плавающего поршня становится равной нулю (точнее давлению паров жидкости), что означает разрывный характер течения в протоках f и f_var.

При дальнейшем увеличении скорости движения штока будут иметь место ограничение давления жидкости в камере Г. Величина предельного давления жидкости определяется давлением газа в камере П, умноженном на отношение площадей плавающего поршня и цилиндрического стержня.

Третий режим работы амортизатора соответствует наезду летательного аппарата на неровность ВПП на большой скорости в процессе разбега или послепосадочного пробега. При этом скорость сжатия амортизатора превышает скорость при посадочном ударе.

На третьем режиме плавающий поршень 4 с цилиндрическим стержнем выполняет роль предохранительного устройства. Работа амортизатора происходит следующим образом. При наезде летательного аппарата на неровности из-за большой скорости движения штока 3 резко увеличивается гидравлическое сопротивление перетекающей из камеры Г через протоки f и f_var жидкости, растет давление в камере Г, а камере Д уменьшается и приближается к нулю.

Давление жидкости в камере Г ограничивается величиной давления газа в камере П, умноженной на отношение площади плавающего поршня к площади цилиндрического стержня. Таким образом амортизатор переходит на режим работы, аналогичный работе пневматической пружины высокого давления.

На этом режиме сила сопротивления амортизатора не зависит от скорости сжатия, а уровень ограничительного усилия определяется конструктивным параметром отношение площадей плавающего поршня и соединенного с ним цилиндрического стержня.

После окончания прямого хода, независимо от режима, происходит обратный ход штока под действием сжатого газа в камере П, под давлением которого плавающий поршень 4 вытесняет жидкость в камеру Г, а торможение штока осуществляется за счет сопротивления жидкости, вытекающей из камеры обратного торможения Т через калиброванные отверстия в закрытом клапане 6, направление течения жидкости обозначено стрелками ОХ на фиг.1.

Амортизатор наиболее полно удовлетворяет разнообразным условиям нагружения, т.е. обладает многорежимностью, что обеспечивает эффективное снижение наземных нагрузок, передаваемых на летательный аппарат при посадочных ударах и движении по неровным взлетно-посадочным полосам, и при этом обладает конструктивной простотой, небольшим весом и высокой надежностью.

Формула изобретения

ГИДРОПНЕВМАТИЧЕСКИЙ АМОРТИЗАТОР, содержащий корпус с размещенным в нем полым штоком с поршнем, пневматическую и гидравлическую камеры, отличающийся тем, что в полом штоке размещен плавающий поршень с закрепленным на нем соосно цилиндрическим стержнем, проходящим через поршень штока и на уплотняемой цилиндрической поверхности которого выполнены продольные канавки переменного сечения для перетекания жидкости, при этом отношение площади цилиндрического стержня к площади плавающего поршня составляет 0,25 0,5.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3