ДВЕРЬ-ТРАП ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА
AIRCRAFT DOOR-RAMP

Изобретение относится к области авиастроения и может найти применение в конструкции фюзеляжей вертолетов для быстрой погрузки и выгрузки из вертолета экипажа и пассажиров, образцов техники на колесах и других грузов.
Известна конструкция двери вертолета с открывающимися верхними и нижними панелями (патент FR 2768396, В64С 1/14, публ. 19.03.1999 г.), которая состоит из верхней и нижней панелей, которые открываются наружу вокруг петель вверху и внизу, и включает механизм для координации открывания и закрывания панелей. Одна из двух панелей имеет привод, открывающий ее наружу, при этом координирующий механизм одновременно открывает другую. Направляющий механизм состоит из направляющей со скользящей колодкой, верхнего рычага, один конец которого шарнирно соединен с одним краем верхней дверной панели, системы шарнирных рычагов и гибкого соединителя между ними и скользящий башмак, который оснащен газлифтным рычагом. Устройство содержит средство для сопряжения движения двух створок из открытого в закрытое положение и средство, образующее упор для нижней створки в открытом положении.
Недостаток данной конструкции заключается в недостаточной эргономичности и безопасности из-за отсутствия жестких поручней и системы аварийного сброса. Кроме того, использовать данную конструкцию можно только на фюзеляжах с небольшим клиренсом, т.к. нижняя панель имеет небольшие размеры.
Известна конструкция двери-трапа летательного аппарата (US 2009194637, В64С 1/14, публ. 06.08.2009 г.), которая включена в качестве основного конструктивного элемента фюзеляжа и спроектирована так, чтобы не мешать летным характеристикам самолета, в том числе, когда самолет находится под давлением. Узел двери самолета включает нижнюю половину двери и верхнюю половину двери для зацепления с фюзеляжем самолета.
Конструктивно каждая половина двери включает поясную секцию, составляющую единое целое с прилегающей конической секцией. Далее в комплект входит активатор, который установлен на фюзеляже и прикреплен к половинкам двери. В частности, активатор прикреплен к каждой половине двери, чтобы согласованно перемещать каждую половину двери между закрытой конфигурацией и открытой конфигурацией. В закрытой конфигурации половины двери герметично соединены с фюзеляжем и друг с другом для герметизации фюзеляжа. В открытой конфигурации половинки двери открываются наружу, чтобы позволить входить и выходить из летательного аппарата.
Недостатком данной конструкции является низкая надежность.
Известна конструкция двери-трапа летательного аппарата (патент RU 2339539, В64С 1/24, публ. 27.11.2008 г.), которая конструктивно сопряжена с фюзеляжем. Дверь-трап содержит каркас двери с кронштейнами навески, смонтированными в нижней внутренней части проема двери с возможностью ее откидывания вниз, замковое запорное устройство и весовой компенсатор двери. Дверь-трап снабжена механизмом трансформации ступенек, включающим в себя валы, расположенные параллельно оси навески, при этом на средней части вала закреплена ступенька, а на его концах выполнены захваты, контактирующие с зацепами замкового запорного устройства, которые жестко закреплены в дверном проеме. Упомянутые валы кинематически связаны между собой механизмом синхронизации, причем одна из ступенек выполнена поворотной на валу, а другая - составной, состоящей из двух частей. Весовой компенсатор двери включает в себя скобу, выполненную с переменным радиусом для компенсации веса двери во всем диапазоне ее открытия.
Недостаток данной конструкции заключается в недостаточной эргономичности и безопасности из-за отсутствия жестких поручней и системы аварийного сброса.
Известна конструкция двери-трапа летательного аппарата, наиболее близкая к заявляемому техническому решению (патент RU 2253592, В64С 1/24, публ. 10.06.2005 г.), в которой фюзеляж вертолета содержит панель силового пола, боковые панели, в одной из которых выполнен дверной проем с шарнирно навешенной дверью-трапом, наружная сторона которой соответствует внешнему обводу фюзеляжа в месте дверного проема, а на внутренней стороне закреплены ступеньки. В панели силового пола выполнен вырез, в котором помещено основание двери-трапа, образуя с полом ступень, увеличивающую по высоте дверной проем в открытом положении, а шарниры крепления двери-трапа установлены снаружи фюзеляжа. Дверь-трап соединена с фюзеляжем с помощью тросов-канатов, выполняющих функцию поручней в открытом положении.
Недостаток данной конструкции заключается в недостаточной эргономичности и безопасности из-за неудобства использования тросов в качестве поручня и отсутствия системы аварийного сброса.
Технической проблемой, решаемым изобретением, является создание надежной, безопасной и удобной в использовании двери-трапа вертолета, снабженной системой аварийного сброса.
Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в
- повышении надежности и безопасности за счет использования двух жестких поручней, которые исключают перекос двери-трапа при передвижении по нему, что обеспечивает повышение удобства при посадке и высадке пассажиров, а также за счет применения системы аварийного сброса;
- повышении надежности и технологичности за счет использования в конструкции ступеней и панели из композитных материалов, а также уменьшения количества единиц крепежа по сравнению с предыдущей модификацией почти в два раза;
- снижении нагрузки на экипаж при использовании двери-трапа, в связи с уменьшением необходимого усилия при открытии и закрытии двери за счет использования двух газовых пружин.
Для достижения технического результата предлагается дверь-трап летательного аппарата, содержащая панель 9 с закрепленными ступеньками 1, в соответствии с заявляемым изобретением отличающаяся тем, что панель 9 выполнена трехслойной с установленными на ней лонжеронами 6, в нижней части закреплены кронштейны навески двери 15, поручни 5 закреплены одним концом к держателям поручней, закрепленным на панели дверного проема, а другим концом к трехслойной панели 9 с помощью стоек 14, шарнирно закрепленных к поручням 5 и трехслойной панели 9, при этом поручень 5 содержит основной поручень 68 и приваренных к нему труб 69, которые соединены в одной точке и приварены к цилиндрическому корпусу 66 поручня, дверь-трап снабжена механизмом складывания-раскладывания жестких поручней 5, которые содержат стойки 14 и газовые пружины растяжения 13, подкрепленные к стойкам 14 и трехслойной панели 9, на лонжеронах 6 закреплены кронштейны 16, в которых имеются уловители для зубьев стоек 14, на втулке поручня 5 размещен фиксатор 64, дверь-трап снабжена механизмом аварийного сброса, при этом внешняя 11 и внутренняя 7 ручки механизма открытия-закрытия, а также внешняя 10 и внутренняя 2 ручки аварийного сброса, связаны соответственно между собой при помощи системы тяг и качалок.
Кроме того, трехслойная панель 9 выполнена из углепластика, по периметру кромки трехслойной панели 9 вставлен резиновый уплотнитель 12.
При этом трехслойная панель 9 содержит заполнитель из пенопласта.
Также ступеньки 1 содержат трехслойную обшивку с пенопластовым заполнителем и закреплены к трехслойной панели 9 с помощью клееболтового соединения, при этом в средней части ступенек 1 расположены два люка 3.
Кроме того, на дверном проеме фюзеляжа с двух сторон установлены кронштейны держателя поручней 5.
При этом механизм аварийного сброса содержит внешнюю и внутреннюю ручки 10 и 2, штоки расфиксации 42 и 56, рычаги с упорами 43 и 50, корпусы 60 держателей поручней, закрепленные по обе стороны проема и со вставленными в них осями 58, при этом внешняя 10 и внутренняя 2ручки аварийного сброса утоплены в ниши и закрыты прозрачными оргстеклами, а каждое защитное стекло вставлено в уплотнитель, приклеенный к трехслойной панели 9, узлы аварийного сброса связаны с внешней 10 и внутренней 2 ручками аварийного сброса через систему жестких тяг и качалок.
Кроме того, на крайней ступеньке со стороны, не закрепленной к фюзеляжу, расположен страховочный механизм блокировки 8, снабженный ригелем 23 и поводком 22.
При этом внутренняя ручка 7 жестко связана с тягой 19 через качалку 18, тяга 19 связана с ригелем 21, который жестко связан с качалкой 20 и с трубой 25, которая в свою очередь связана с качалкой 26 и ригелем 24, качалка 26 жестко связана с тягами 32, 30, 29 через качалки 31 и 28, качалка 28 закреплена на оси 27 и связана с внешней ручкой 11.
При этом внутренняя ручка 2 аварийного сброса связана с качалкой 34, которая связана с тягой 35, далее через качалку 36 с тягой 37, выполненной в виде телескопической системы, состоящей из двух трубок, качалка 38 выполнена с тремя проушинами, которые присоединены к тягам 37, 39, 41, тяга 41 связана со штоком расфиксации 42, тяга 39 связана со штоком 40, на котором закреплен рычаг с упором 43, шток 40 жестко связан с тягой 46 и 48 через качалку 47, закрепленную на валу 54, который жестко связан с внешней ручкой 10 аварийного сброса, при этом тяга 48 связана со штоком 49 и рычагом с упором 50, шток 49 связан с тягой 51 через качалку 52, а тяга 53 связана со штоком расфиксации 56.
Применение ступенек трапа, размещенного на дверной панели, наличие двух жестких поручней, каждый из которых содержит основной поручень 68 и приваренные к нему трубы 69, которые соединены в одной точке и приварены к цилиндрическому корпусу поручня 66, повышает надежность и безопасность, т.к. исключают перекос двери-трапа при передвижении по нему, что обеспечивает повышение удобства при посадке и высадке пассажиров.
Встроенная компоновка установленной системы аварийного сброса внутри изделия под ступенями позволяет осуществить быстрый сброс двери и освободить дверной проем для экстренного покидания пассажирами вертолета, повышает надежность и безопасность.
Применение системы связанных между собой тяг и качалок, которые связывают наружные и внутренние ручки, наличие механизма складывания-раскладывания жестких поручней 5, содержащего стойки 14 и газовые пружины растяжения 13, подкрепленные к стойкам 14 и трехслойной панели 9, позволяет снизить нагрузку на экипаж при использовании двери-трапа, в связи с уменьшением необходимого усилия при открытии и закрытии двери.
Конструкция двери-трапа поясняется чертежами:
фиг. 1 - дверь-трап, вид спереди;
фиг. 2 - дверь-трап, вид сзади;
фиг. 3 - дверь-трап, вид слева;
фиг. 4 - дверь-трап, общий вид в открытом состоянии;
фиг. 5 - механизмы открытия-закрытия и блокировки;
фиг. 6 - механизм открытия-закрытия;
фиг. 7 - ось внешней ручки механизма открытия-закрытия;
фиг. 8 - механизм открытия-закрытия, вид справа;
фиг. 9 - механизмы аварийного сброса;
фиг. 10 - механизмы аварийного сброса левая зона;
фиг. 11 - кронштейн навески и шток расфиксации в разрезе;
фиг. 12 - вид на механизмы аварийного сброса, установленные под ступенью;
фиг. 13 - вид на качалку, установленную на ось, жестко связанную с внешней ручкой аварийного сброса;
фиг. 14 - механизмы аварийного сброса правая зона;
фиг. 15 - вид на рычаг, нажимающий на ось держателя поручня;
фиг. 16 - кронштейн держателя поручня в разрезе, установленный в дверном проеме;
фиг. 17 - вид зафиксированного поручня в закрытом положении двери-трапа;
фиг. 18 - вид зафиксированного поручня в открытом положении двери-трапа.
Пояснения к чертежам:
Дверь-трап состоит из углепластиковой трехслойной панели 9 с заполнителем из пенопласта и подкрепленными к ней клееболтовым соединением углепластиковыми ступеньками 1 с продольным силовым набором в виде двух углепластиковых лонжеронов 6 с кронштейнами навески двери 15, закрепленными в нижней части двери-трапа (фиг. 1, 2, 3). Кронштейны 4 с осями 45 установлены на панели фюзеляжа (фиг.11). Оси 45 имеют цилиндрическую проточку для захода штоков расфиксации 42 и 56.
Ступеньки представляют собой трехслойную обшивку с пенопластовым заполнителем, кроме зон склеивания с трехслойной панелью 9. В средней части ступенек 1 расположены два люка 3 для обслуживания механизмов. Внешняя сторона трехслойной панели 9 соответствует внешнему обводу фюзеляжа в зоне дверного проема. По периметру кромки трехслойной панели 9 вставлен резиновый уплотнитель 12 для обеспечения герметичности в закрытом положении.
Поручни 5 закреплены одним концом к держателям поручней, закрепленным на шпангоутах в зоне дверного проема, а другим концом к трехслойной панели 9 с помощью стойки 14.
Дверь-трап снабжена механизмом складывания-раскладывания жестких поручней 5, служащих для опоры при входе/выходе в кабину и для удержания двери-трапа на весу в открытом положении (фиг. 3). Механизм раскладывания включает в себя стойки 14, шарнирно закрепленные к поручням и панели, а также газовые пружины растяжения 13, подкрепленные к стойкам 14 и трехслойной панели 9. На лонжеронах 6 закреплены кронштейны 16, в которых имеются уловители для зубьев стоек 14, упирающихся в них при полном открытии двери-трапа.
На дверном проеме фюзеляжа с двух сторон установлены кронштейны держателя поручней 5. Поручень 5 содержит основной поручень 68 и приваренные к нему трубы 69, которые соединены в одной точке и приварены к цилиндрическому корпусу поручня 66, в который запрессована внутренняя втулка 65, снабженная направляющими пазами 67 (фиг. 8, 17, 18).
В закрытом положении двери-трапа поручень 5 имеет ограничения по перемещению вдоль оси 58 (фиг. 16) держателя поручня за счет наличия фиксатора 64 на втулке поручня 5 (фиг.17). При открытии двери-трапа поручень 5, вращаясь по оси 58 держателя поручня, встает в свое крайнее положение и блокируется от перемещения вдоль оси своего вращения. Это достигается за счет того, что при повороте направляющие каналы внутренней втулки 65 поручня 5 смещаются и препятствуют перемещению упора 57, закрепленного на оси 58 при помощи винтов (фиг. 17, 18).
На ступеньках 1 шарнирно закреплена ступень 17 (фиг. 3, 4), которая независимо от положения двери-трапа всегда опирается на пол фюзеляжа. Это обеспечивается за счет пружин 44 скручивания, установленных на ступеньках (фиг. 10). Дверь-трап снабжена механизмом открытия-закрытия снаружи и внутри, включающим в себя внешнюю 11 и внутреннюю 7 ручки и ригели 21 и 24 (фиг. 5), жестко связанные с внешней 11 и внутренней 7 ручками через систему жестких тяг и качалок. Внешняя ручка 11 утоплена в нишу и не выходит за контур трехслойной панели 9.
Внутренняя ручка 7 жестко связана с тягой 19 через качалку 18 (фиг. 6). Тяга 19 связана с ригелем 21, который жестко связан с качалкой 20 и с трубой 25, которая в свою очередь связана с качалкой 26 и ригелем 24 (фиг. 8). Качалка 26 жестко связана с тягами 32, 30, 29 через качалки 31 и 28. Качалка 28 закреплена на оси 27 и связана с внешней ручкой 11.
Дверь-трап снабжена механизмом аварийного сброса, включающим в себя внешнюю 10 и внутреннюю 2 ручки аварийного сброса, штоки расфиксации 42 и 56, рычаги с упорами 43 и 50 (фиг. 10, 11, 12), а также корпуса 60 держателей поручней, закрепленные по обе стороны проема и вставленные в них осями 58 (фиг. 16), при утоплении которых слетают поручни 5. Внешняя и внутренняя ручки 10 и 2 аварийного сброса утоплены в ниши и закрыты защитными стеклами 70 и 33 соответственно (фиг. 2, 9). Каждое защитное стекло вставлено в уплотнитель, приклеенный к трехслойной панели 9.
Все узлы аварийного сброса связаны с ручками через систему жестких тяг и качалок.
Внутренняя ручка 2 аварийного сброса связана с качалкой 34, которая закреплена с ней на одной оси внутри ступеньки (фиг. 9). Качалка 34 связана с тягой 35, далее через качалку 36 с тягой 37. Тяга 37 представляет из себя телескопическую систему, состоящую из двух трубок, предназначенную для развязки с внешней ручкой аварийного сброса. Качалка 38 выполнена с тремя проушинами, которые присоединены к тягам 37, 39, 41 (фиг. 10). Тяга 41 связана со штоком расфиксации 42 из кронштейна навески 15. Тяга 39 связана со штоком 40, на котором закреплен рычаг с упором 43. Описанный выше механизм связан с одним из поручней и соответствующим кронштейном навески.
Механизм, связанный с противоположным поручнем, имеет похожую конструкцию. Однако есть отличие. Шток 40 жестко связан с тягой 46, а с тягой 48 через качалку 47 (фиг. 12).
Качалка 47 закреплена на валу 54, жестко связанным с внешней ручкой 10 аварийного сброса (фиг. 13). Тяга 48 связана со штоком 49 и рычагом с упором 50. Шток 49 связан с тягой 51 через качалку 52 (фиг. 12, 14). Тяга 53 связана со штоком расфиксации 56.
Небольшие размеры механизмов позволяет компактно разместить все узлы под ступеньками и на внешних сторонах стенок двух лонжеронов. Для предотвращения непреднамеренного открытия двери-трапа на крайней ступеньке со стороны, не закрепленной к фюзеляжу, расположен страховочный механизм блокировки 8, снабженный ригелем 23 и поводком 22, который позволяет блокировать дверь изнутри (фиг. 5).
Устройство работает следующим образом.
Для открытия двери-трапа изнутри необходимо разблокировать механизм блокировки 8, повернув на себя поводок 22, а затем переместить его вниз вместе с ригелем 23 (фиг. 5, 6). Механизм блокировки предназначен для дублирования запирания двери и предотвращает от непреднамеренного открытия во время полета. Далее внутреннюю ручку 7, жестко связанную с качалкой 18, поворачивают по часовой стрелке, чтобы потянуть тягу 19. Перемещаясь вдоль своей оси, тяга 19 вытягивает ригель 21. Перемещаясь, ригель 21 через запрессованный в нем штифт поворачивает качалку 20, которая жестко закреплена с трубой 25 (фиг. 6), находящейся внутри ступени. Вращаясь, труба 25 поворачивает качалку 26, закрепленную на ней. Поворачиваясь, качалка 26 вытягивает ригель 24. Далее выталкивается дверь наружу.
Кинематическая схема устроена так, что при открывании двери-трапа стойки 14 вытягивают за собой поручни 5, закрепленные на проеме. Плавное открытие двери-трапа обеспечивают две газовые пружины растяжения 13, подкрепленные к стойкам 14 и к трехслойной панели 9 шарнирно. Для закрытия двери-трапа из салона необходимо приложить небольшое усилие, нажав на края поручней вниз. Закрытие двери-трапа снаружи производится в обратном порядке, при воздействии на внешнюю ручку 11 (фиг. 2).
Для открывания двери-трапа снаружи необходимо потянуть на себя внешнюю ручку 11 (фиг. 2). Внешняя ручка 11 и ось 27, жестко связанные между собой, поворачивают качалку 28, которая перемещает тягу 29. Далее от тяги 29 идет перемещение тяги 30 и через качалку 31 тяги 32. Тяга 32 поворачивает качалку 26, которая вытягивает ригель 24 и через поворот трубы 25 вытягивается ригель 21 (фиг. 6, 7, 8). После окончательного выхода из зацепления ригелей дверь-трап начинает плавно открываться. Для закрытия двери-трапа снаружи необходимо приложить небольшое усилие на панель, подняв ее. Закрытие двери-трапа снаружи производится в обратном порядке, при воздействии на внешнюю ручку 11.
Для активации системы аварийного сброса изнутри необходимо вытянуть защитное стекло 33 и потянуть внутреннюю ручку 2 аварийного сброса на себя (фиг. 9). Вследствие чего, качалка 34, закрепленная на одной оси с ручкой 2, перемещает тягу 35 и далее через качалку 36 перемещается тяга 37. Далее путем вращения качалки 38 перемещаются тяга 39 и тяга 41 (фиг. 10), вследствие чего вытягивается шток расфиксации 42 из кронштейна навески двери 15 и перемещается шток 40 и рычаг с упором 43. Параллельно одновременно со штоком 40 перемещается тяга 46 (фиг. 12), поворачивая качалку 47.
Качалка 47 закреплена на валу 54 (фиг. 13), жестко связанным с внешней ручкой 10 аварийного сброса. Вал 54 выполнен из двух осей, вставленных друг в друга и соединенных между собой болтом 55 через цилиндрическое и овальное отверстия. Овальное отверстие позволяет верхней оси, с жестко закрепленной на ней качалкой 47, повернуться вокруг нижней оси, не задействовав при этом внешнюю ручку 10 аварийного сброса. При повороте качалки 47 перемещается тяга 48, и далее перемещается шток 49 и рычаг с упором 50 (фиг. 12). Параллельно одновременно со штоком 49 перемещается тяга 51, поворачивая качалку 52, вследствие чего перемещается тяга 53, и вытягивается шток расфиксации 56 из кронштейна навески двери 15 (фиг. 14).
Кронштейны 4 с осями 45 установлены на панели фюзеляжа (фиг. 11). Оси 45 имеют цилиндрическую проточку для захода штоков расфиксации 42 и 56. При вытягивании вдоль своих осей штоки расфиксации 42 и 56 размыкают кронштейны навески двери 15 с осями 45, тем самым освобождая от зацепления нижнюю часть двери-трапа. Освобождение поручня 5 осуществляется следующим образом. Рычаг с упором 43 (фиг. 15, 16) при перемещении нажимает через упор 57 на ось 58 держателя поручня 5, вставленную во втулку 59, которая запрессована в корпус 60 держателя поручня.
Далее ось 58 утапливается на расстояние, ограниченное фиксатором 63, и поручень 5 слетает с оси 58. Гайка 61 соединена с осью 58 резьбовым соединением и служит ограничителем в выдвинутом состоянии. Подпружиненный фиксатор 62 предохраняет от случайных перемещений при вибрациях. Освобождение второго поручня происходит аналогично. Далее требуется приложить усилие в нижнюю часть двери-трапа и вытолкнуть наружу, освободив проем.
Для активации системы аварийного сброса снаружи необходимо вытянуть защитное стекло 70 и потянуть внешнюю ручку 10 аварийного сброса на себя. Вал 54, жестко закрепленный внешней ручкой 10 аварийного сброса, поворачивает качалку 47, которая перемещает тяги 46 и 48 (фиг. 12, 13). Далее последовательность перемещений аналогична активации системе аварийного сброса изнутри за исключением того, что узел отходящий от телескопической тяги 37 до внутренней ручки 2 аварийного сброса отключается. Далее необходимо потянуть за внешнюю ручку 10 аварийного сброса, приложив усилие, и вытянуть дверь-трап из проема.
Таким образом, достигается технический результат.
Применение жестких поручней повышает безопасность людей в процессе входа-выхода и является удобным, что повышает эргономичность конструкции.
Внешняя грань панели двери-трапа соответствует внешнему обводу фюзеляжа в зоне дверного проема, что повышает летно-технические характеристики вертолета в целом.
Использование композитных материалов в изготовлении двери-трапа позволило снизить количество деталей по сравнению с предыдущей модификацией почти в два раза, что позволяет повысить надежность, упростить сборочно-монтажные работы и улучшить технологичность.
Использование системы аварийного сброса позволяет осуществить быстрый сброс двери, освободить дверной проем для экстренного покидания пассажирами вертолета.