一种液压作动器外筒与机体结构一体化设计方法技术

本申请属于飞机舵面驱动结构设计领域，特别涉及一种液压作动器外筒与机体结构一体化设计方法。包括：步骤一、根据飞机舵面的扭矩以及液压作动器的运动包络力臂，计算出液压活塞杆载荷；步骤二、根据液压作动器的压强以及液压活塞杆载荷，计算出液压作动器的压力作用面积，进而得到液压作动器外筒的内径；步骤三、根据液压作动器外筒的承载载荷、材料强度以及安全系数，计算出液压作动器外筒的壁厚，进而得到液压作动器外筒的外径；步骤四、根据飞机载荷和气动外形，确定机体结构的构型、材料和尺寸；步骤五、将液压作动器外筒与机体结构进行一体化设计，采用3D打印工艺完成制作。本申请提升了液压作动器的支撑刚度以及飞机舵面的颤振速度。颤振速度。颤振速度。

【技术实现步骤摘要】
一种液压作动器外筒与机体结构一体化设计方法


[0001]本申请属于飞机舵面驱动结构设计领域，特别涉及一种液压作动器外筒与机体结构一体化设计方法。

技术介绍

[0002]飞机舵面通过液压作动器驱动实现绕轴线的旋转运动，传统的液压作动器通过作动器外筒上的法兰机械连接到机体结构上，连接环节多，零件数量多。此外，液压作动器由于采用机械连接方式连接固定到机体结构上，导致液压作动器的支持刚度有限，影响飞机舵面的颤振速度，进而影响飞机的飞行包线。
[0003]因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。

技术实现思路

[0004]本申请的目的是提供了一种液压作动器外筒与机体结构一体化设计方法，以解决现有技术存在的至少一个问题。
[0005]本申请的技术方案是：
[0006]一种液压作动器外筒与机体结构一体化设计方法，包括：
[0007]步骤一、根据飞机舵面的扭矩以及液压作动器的运动包络力臂，计算出液压活塞杆载荷；
[0008]步骤二、根据液压作动器的压强以及所述液压活塞杆载荷，计算出液压作动器的压力作用面积，进而得到液压作动器外筒的内径；
[0009]步骤三、根据液压作动器外筒的承载载荷、材料强度以及安全系数，计算出液压作动器外筒的壁厚，进而得到液压作动器外筒的外径；
[0010]步骤四、根据飞机载荷和气动外形，确定机体结构的构型、材料和尺寸；
[0011]步骤五、将所述液压作动器外筒与所述机体结构进行一体化设计，采用3D打印工艺完成制作。
[0012]在本申请的至少一个实施例中，步骤一中，所述根据飞机舵面的扭矩以及液压作动器的运动包络力臂，计算出液压活塞杆载荷，包括：
[0013]获取飞机舵面的扭矩T以及液压作动器的运动包络力臂L；
[0014]计算出液压活塞杆载荷F1为：
[0015]F1＝T/L/cosθ
[0016]其中，θ为液压活塞杆运动变化夹角。
[0017]在本申请的至少一个实施例中，步骤二中，所述根据液压作动器的压强以及所述液压活塞杆载荷，计算出液压作动器的压力作用面积，进而得到液压作动器外筒的内径，包括：
[0018]获取液压作动器的压强P，根据液压作动器的压强P以及液压活塞杆载荷F1，计算出液压作动器的压力作用面积S为：
[0019]S＝F1/P
[0020]则液压作动器外筒的内径d为：
[0021][0022]在本申请的至少一个实施例中，步骤三中，所述根据液压作动器外筒的承载载荷以及材料安全系数，计算出液压作动器外筒的壁厚，进而得到液压作动器外筒的外径，包括：
[0023]获取液压作动器外筒的承载载荷F2、材料强度σ以及安全系数n，计算出液压作动器外筒的壁厚t为：
[0024][0025]则液压作动器外筒的外径D为：
[0026]D＝d+2t。
[0027]在本申请的至少一个实施例中，步骤三中，所述液压作动器外筒为3D钛合金材料制件，材料安全系数为1.5。
[0028]在本申请的至少一个实施例中，步骤四中，所述机体结构包括两个纵向腹板以及两个横向腹板，两个所述纵向腹板以及两个所述横向腹板呈井字型排布。
[0029]在本申请的至少一个实施例中，所述纵向腹板以及所述横向腹板上均设置有筋条。
[0030]在本申请的至少一个实施例中，所述机体结构为3D钛合金材料制件。
[0031]专利技术至少存在以下有益技术效果：
[0032]本申请的液压作动器外筒与机体结构一体化设计方法，减少了飞机舵面与机体连接结构的零件数量，提升了液压作动器的支撑刚度，提升了飞机舵面的颤振速度，易于推广使用，具有较大的实用价值。
附图说明
[0033]图1是本申请一个实施方式的液压作动器外筒与机体结构一体化结构示意图。
[0034]其中，
[0035]1‑
液压作动器外筒；2
‑
机体结构。
具体实施方式
[0036]为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施例进行详细说明。
[0037]在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、
“
左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。
[0038]下面结合附图1对本申请做进一步详细说明。
[0039]本申请提供了一种液压作动器外筒与机体结构一体化设计方法，包括以下步骤：
[0040]步骤一、根据飞机舵面的扭矩以及液压作动器的运动包络力臂，计算出液压活塞杆载荷；
[0041]步骤二、根据液压作动器的压强以及液压活塞杆载荷，计算出液压作动器的压力作用面积，进而得到液压作动器外筒1的内径；
[0042]步骤三、根据液压作动器外筒1的承载载荷、材料强度以及安全系数，计算出液压作动器外筒1的壁厚，进而得到液压作动器外筒1的外径；
[0043]步骤四、根据飞机载荷和气动外形，确定机体结构2的构型、材料和尺寸；
[0044]步骤五、将液压作动器外筒1与机体结构2进行一体化设计，采用3D打印工艺完成制作。
[0045]本申请的液压作动器外筒与机体结构一体化设计方法，首先，获取飞机舵面的扭矩T以及液压作动器的运动包络力臂L；
[0046]计算出液压活塞杆载荷F1为：
[0047]F1＝T/L/cosθ
[0048]其中，θ为液压活塞杆运动变化夹角。
[0049]获取液压作动器的压强P，根据液压作动器的压强P以及液压活塞杆载荷F1，计算出液压作动器的压力作用面积S为：
[0050]S＝F1/P
[0051]则液压作动器外筒1的内径d为：
[0052][0053]获取液压作动器外筒1的承载载荷F2、材料强度σ以及安全系数n，计算出液压作动器外筒1的壁厚t为：
[0054][0055]则液压作动器外筒1的外径D为：
[0056]D＝d+2t。
[0057]本实施例中，根据液压作动器外筒1承载载荷大小，选择适配的金属材料，液压作动器外筒1为3D钛合金材料制件，依据适配的3D钛合本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种液压作动器外筒与机体结构一体化设计方法，其特征在于，包括：步骤一、根据飞机舵面的扭矩以及液压作动器的运动包络力臂，计算出液压活塞杆载荷；步骤二、根据液压作动器的压强以及所述液压活塞杆载荷，计算出液压作动器的压力作用面积，进而得到液压作动器外筒的内径；步骤三、根据液压作动器外筒的承载载荷、材料强度以及安全系数，计算出液压作动器外筒的壁厚，进而得到液压作动器外筒的外径；步骤四、根据飞机载荷和气动外形，确定机体结构的构型、材料和尺寸；步骤五、将所述液压作动器外筒与所述机体结构进行一体化设计，采用3D打印工艺完成制作。2.根据权利要求1所述的液压作动器外筒与机体结构一体化设计方法，其特征在于，步骤一中，所述根据飞机舵面的扭矩以及液压作动器的运动包络力臂，计算出液压活塞杆载荷，包括：获取飞机舵面的扭矩T以及液压作动器的运动包络力臂L；计算出液压活塞杆载荷F1为：F1＝T/L/cosθ其中，θ为液压活塞杆运动变化夹角。3.根据权利要求2所述的液压作动器外筒与机体结构一体化设计方法，其特征在于，步骤二中，所述根据液压作动器的压强以及所述液压活塞杆载荷，计算出液压作动器的压力作用面积，进而得到液压作动器外筒的内径，包括：获取液压作动器的压强...

【专利技术属性】
技术研发人员：张铁亮，秦静，宋扬，刘涛，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所，
类型：发明
国别省市：