ПЕРЕДНЯЯ ОПОРА ШАССИ ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА С ЕДИНЫМ УСТРОЙСТВОМ УПРАВЛЕНИЯ ДЛЯ ПОДЪЕМА И НАПРАВЛЕНИЯ
AIRCRAFT UNDER CARRIAGE FRONT LEG WITH INTEGRATED LIFT AND DIRECTING CONTROL DEVICE

Предлагаемое изобретение относится к области взлетно-посадочных устройств для летательных аппаратов и, говоря более конкретно, к области систем управления их передним шасси по подъему и по направлению.
Летательные аппараты, в частности пассажирские самолеты, имеют шасси, обычно содержащее основные опоры шасси, образованные двумя узлами колес, причем каждая из этих опор располагается под одним из крыльев самолета или под его фюзеляжем, и переднюю опору шасси, расположенную вблизи от переднего конца фюзеляжа. Эта передняя опора шасси обеспечивает, в дополнение к функции поддержания веса самолета, функцию направления в процессе руления по земле. Кроме того, она является складывающейся, как и основные опоры шасси, для того, чтобы иметь возможность быть размещенной в фюзеляже после взлета и не создавать дополнительных усилий аэродинамического трения, или так называемого лобового сопротивления, которое, воздействуя на эту опору, увеличивало бы расход топлива.
Эта опора шасси классическим образом приводится в движение при помощи двух систем силовых цилиндров, одна из которых обеспечивает функцию подъема для того, чтобы ввести ее в фюзеляж после взлета, а другая обеспечивает функцию направления, поворачивая ее колеса в одном или в другом направлении относительно вертикальной оси этой опоры для того, чтобы направлять самолет, когда этот самолет выполняет руление по земле.
Как это можно видеть на фиг.1, передняя опора шасси классическим образом содержит конструктивную деталь или стойку 1, которая завершается в своей верхней части траверсами, образующими ось 2 вращения, относительно которой осуществляется подъем этой опоры шасси. Ось 2 установлена на конструктивной детали планера самолета таким образом, чтобы нести на себе вес передней опоры шасси, когда самолет находится в полете, и передавать на эту опору шасси вес передней части самолета, когда этот самолет находится на земле. Эта ось допускает подъем стойки 1 в процессе уборки шасси под действием подъемного силового цилиндра или подъемных силовых цилиндров 12а и 12b. Эта стойка связана с конструкцией самолета, с одной стороны, при помощи оси 2 подъема, а с другой стороны, при помощи подкоса или так называемого основного подкоса 3, представляющего шарнирное соединение 4 для того, чтобы обеспечить возможность его складывания в процессе уборки шасси. Этот основной подкос выполняет функцию предотвращения несвоевременного складывания опоры шасси в процессе внешних воздействий на эту опору шасси, таких, например, как удары колес о землю при посадке. Вторичный подкос 5 разворачивается при выпуске опоры шасси и препятствует складыванию подкоса 3. Этот вторичный подкос сам, в свою очередь, также является складываемым для того, чтобы иметь возможность быть убранным под действием управляемого силового цилиндра в процессе уборки опоры шасси и допускать, таким образом, складывание основного подкоса 3 и поднятие стойки 1 в фюзеляж.
Стойка 1 классическим образом имеет форму полого цилиндра, в котором размещается поворотная труба 6. Эта поворотная труба удерживается в продольном направлении на своем месте в стойке при помощи средств, известных специалисту в данной области техники, и является подвижной во вращении для того, чтобы обеспечить возможность применения команды направления, выдаваемой пилотом в процессе руления. В процессе уборки шасси после взлета эта поворотная труба предварительно возвращается при помощи системы, которая может быть внутренней или наружной по отношению к этой стойке, в свое исходное положение покоя, которое соответствует ориентации колес передней опоры шасси вдоль оси самолета. Обычно механическая система, встроенная в опору шасси, обеспечивает в процессе взлета и при расширении амортизатора выравнивание колеса.
Упомянутая поворотная труба сама, в свою очередь, является полой и обеспечивает возможность перемещения внутри нее скользящего штока 7, который выдвигается вниз из поворотной трубы и на котором закреплена ось колес передней опоры шасси. Этот скользящий шток 7 закреплен в поворотной трубе при помощи амортизатора таким образом, чтобы перемещаться внутри стойки в зависимости от вертикальных усилий, которые прикладываются к колесам, и возвращаться в свое среднее положение, которое соответствует, в состоянии покоя, равновесию между весом, удерживаемым передней опорой шасси, и усилием реакции упомянутой пружины. При этом обеспечивается связь между скользящим штоком 7 и поворотной трубой 6 при помощи узла деталей, который называют двухзвенным механизмом 8 и который позволяет обеспечить передачу на скользящий шток ориентации, заданной поворотной трубе, и, соответственно, управление по направлению колес самолета. Этот узел в виде двухзвенного механизма 8 образован двумя шарнирно соединенными между собой тягами; при этом первая тяга присоединена на одном из своих концов к горизонтальной оси, связанной со штоком, и соединена на другом своем конце с одним из концов второй тяги; другой конец второй тяги присоединен к горизонтальной оси, связанной с поворотной трубой 6. При этом общие концы двух этих тяг соединены один с другим относительно общей горизонтальной оси.
Благодаря амортизатору, встроенному в поворотную трубу, скользящий шток 7 имеет возможность поглощать удары, воздействию которых подвергаются колеса, перемещаясь вертикально. В процессе перемещений скользящего штока 7 узел двухзвенного механизма 8 деформируется, оставаясь при этом в радиальной плоскости по отношению к стойке, и заставляет колеса оставаться, таким образом, в фиксированном направлении по отношению к поворотной трубе 6. При этом управление по направлению колес осуществляется путем управления вращением поворотной трубы 6.
Было спроектировано множество систем, предназначенных для управления передней опорой шасси летательного аппарата как в части ее уборки в нишу, предусмотренную для этого в фюзеляже летательного аппарата, так и в части обеспечения управления по направлению колес в процессе руления по земле. Как об этом уже было сказано в предшествующем изложении, эти системы обычно образованы двумя системами силовых цилиндров, одна из которых воздействует на стойку 1 передней опоры шасси для того, чтобы ее поднять после взлета и ее выпустить перед посадкой, а другая система воздействует на поворотную трубу 6 для того, чтобы обеспечить ориентацию колес.
Силовой цилиндр или силовые цилиндры, обеспечивающие подъем, закреплены на конструкции летательного аппарата и воздействуют либо на растяжение, либо, и предпочтительным образом, на сжатие, на опорную точку, которая может располагаться на стойке как над, так и под осью 2 подъема в соответствии с принятой геометрической конфигурацией. Силовые цилиндры управления направлением, предпочтительным образом используемые в количестве двух, воздействуют на поворотную трубу в точке, обычно расположенной под стойкой 1.
В то же время, из патентных заявок FR 1473951 и DE 941109 известны системы ориентации колес передней опоры шасси, которые обеспечивают возможность поворачивать поворотную трубу 6 для того, чтобы колесо осуществляло четверть оборота и более легко интегрировалось в фюзеляж в процессе уборки шасси. Устройства, которые обеспечивают этот поворот, обычно связаны с опорными точками, расположенными на поворотной трубе в верхней части опоры шасси, но размерные параметры этих устройств определяются только для обеспечения поворота поворотной трубы, оборудованной скользящей частью и колесами, в стойке. Эти устройства не в состоянии выдерживать усилия, прикладываемые к стойке в процессе подъема опоры шасси.
Описанные выше конфигурации обладают недостатком, который заключается в том, что различное оборудование передней опоры шасси (силовые цилиндры направления, питающие трубопроводы и точки крепления этих силовых цилиндров) располагается в нижнем положении на этой опоре шасси и находится, таким образом, за пределами фюзеляжа, когда шасси выпущено. Вследствие этого указанное оборудование располагается в набегающем потоке воздуха при полете самолета, что порождает аэродинамический шум и дополнительное лобовое сопротивление, неблагоприятным образом сказывающееся на расходе топлива. Принимая во внимание становящиеся все более строгими регламентирующие нормы, оказывается важным в максимально возможной степени устранять причины, порождающие шум, и непрерывным образом стремится к снижению в максимально возможной степени общего лобового сопротивления самолета. Для этого предпочтительным является позиционирование оборудования управления передней опорой шасси в возможно более высоком положении и внутри фюзеляжа. Это предполагает уменьшение количества, и/или объема, и/или массы этого оборудования.
Техническая задача данного изобретения состоит в том, чтобы устранить отмеченные выше недостатки и предложить переднюю опору шасси для летательного аппарата, которая не обладает по меньшей мере некоторыми из недостатков, имеющих место на существующем уровне техники, и которая, в частности, позволяет уменьшить количество и массу оборудования, необходимого для ее подъема и для управления ее направлением.
Для решения этой технической задачи объектом изобретения является опора шасси летательного аппарата, содержащая стойку, имеющую в своем составе две траверсы, образующие ось вращения для подъема опоры шасси, поворотную трубу, установленную подвижной во вращении внутри упомянутой стойки относительно оси поворота, и скользящий шток, подвижный в поступательном перемещении в упомянутой поворотной трубе вдоль упомянутой оси поворота и несущий на одном из своих концов колесо или колеса упомянутой опоры шасси, причем эта опора шасси дополнительно содержит по меньшей мере одну опорную точку, расположенную на одном из элементов упомянутой опоры шасси на расстоянии от оси подъема и способную выдерживать усилия, необходимые для подъема, отличающаяся тем, что упомянутая опорная точка расположена на упомянутой поворотной трубе.
Размещая опорную точку подъема на поворотной трубе и определяя ее размерные параметры таким образом, чтобы она выдерживала усилия, возникающие в процессе подъема, имеется возможность перегруппировать средства подъема и направления передней опоры шасси и уменьшить, таким образом, их объем и их массу. При этом имеется возможность более легко расположить их в верхней части ниши, предусмотренной для шасси, и исключить возникновение нежелательных аэродинамических шумов.
Предпочтительным образом опорная точка для подъема стойки совпадает с опорной точкой для средства приведения во вращение поворотной трубы относительно ее оси поворота.
Единичность опорной точки позволяет использовать только одно единственное средство для приведения в действие операции уборки/выпуска опоры шасси и для ее ориентации и уменьшить, таким образом, объем соответствующих средств и легко их расположить внутри фюзеляжа. Таким образом, устраняется создание нежелательных аэродинамических шумов.
Предпочтительным образом упомянутая опорная точка образована боковым расширением верхнего конца поворотной трубы, смещенным по отношению к оси поворота этой поворотной трубы в стойке.
В одном из частных способов реализации упомянутая опорная точка образована одним боковым расширением верхнего конца поворотной трубы, расположенной со стороны, противоположной упомянутому или упомянутым колесам, по отношению к оси подъема, когда опора шасси находится в положении выпущенного шасси.
В другом частном способе реализации верхний конец поворотной трубы содержит два боковых расширения, расположенных по одну и по другую стороны от оси поворота поворотной трубы.
Предпочтительным образом упомянутые боковые расширения образуют Т-образную конструкцию, зафиксированную на верхнем конце упомянутой поворотной трубы при помощи средств крепления.
Предлагаемое изобретение также относится к летательному аппарату, содержащему переднюю опору шасси описанного выше типа.
Предлагаемое изобретение будет лучше понято и другие цели, подробности, признаки и преимущества этого изобретения будут восприняты более отчетливо из приведенного ниже подробного пояснительного описания способа реализации этого изобретения, приведенного здесь лишь в качестве иллюстративного и не являющегося ограничительным примера, где даются ссылки на приведенный в приложении схематический чертеж.
На этом чертеже:
Фиг.1 - общий вид передней опоры шасси самолета в соответствии со способом реализации предлагаемого изобретения.
На этой фиг.1 можно видеть переднюю опору шасси, состоящую из стойки 1, которая закреплена на двух тягах, образующих ось 2 подъема, и основной подкос 3, который блокируется в своем разложенном положении при помощи вторичного подкоса 5. Эта стойка заключает в себе поворотную трубу 6, из которой проходит скользящий шток 7, причем нижняя часть этого скользящего штока связана со стойкой 1 при помощи двухзвенного механизма 8.
В соответствии с предлагаемым изобретением, как это показано, поворотная труба 6 проходит сквозь стойку 1 по всей ее длине и, по существу, выступает из нее своей верхней частью 16. На этой верхней части фиксируется, при помощи средств крепления типа болтов 10, Т-образная конструкция 9 подъема. Эта Т-образная конструкция проходит над осью 2 подъема и два ее боковых расширения 11а и 11b выровнены с осью колес передней опоры шасси. Эти боковые расширения, оставаясь в процессе использования постоянно параллельными по отношению к оси колес, служат опорными точками для средств приведения во вращение упомянутой поворотной трубы, что позволяет обеспечить управление направлением передней опоры шасси в процессе руления по земле.
На этих концах 11а и 11b закреплены, при помощи крепежа, обладающего двумя степенями свободы по вращению, два силовых цилиндра 12а и 12b, которые служат, в соответствии с изобретением, одновременно для подъема и для управления направлением передней опоры шасси. Первая степень свободы соответствует вращению относительно оси, параллельной оси 2 подъема опоры шасси, а вторая степень свободы соответствует вращению относительно оси, параллельной оси поворота. Эти силовые цилиндры присоединены, с одной стороны, к концам 11а и 11b упомянутой Т-образной конструкции 9 подъема, а с другой стороны, присоединены к конструкции летательного аппарата также при помощи крепежа с двумя степенями свободы по вращению. Эти крепежи классическим образом позволяют силовым цилиндрам проводить свои усилия, следуя изменениям выравнивания, задаваемым перемещениями стойки в процессе уборки или выпуска шасси.
Проиллюстрированные здесь силовые цилиндры представляют собой гидравлические силовые цилиндры двойного действия, то есть силовые цилиндры, каждый из которых содержит два устройства, последовательно воздействующих на удлинение штока силового цилиндра.
Каждый силовой цилиндр 12, 12b содержит две камеры, в которых действуют давления и которые последовательно воздействуют на два подвижных элемента. Первая камера приводит в движение первый шток 121а, 121b, который сам, в свою очередь, несет на себе вторую камеру, приводящую в действие второй шток 122а, 122b. Средства подведения и отведения рабочей жидкости под давлением связаны с этими камерами классическим образом.
Каждое из этих устройств имеет свою собственную систему управления необходимого удлинения штока. Первое устройство, связанное с первыми камерами и с первыми штоками, действует на опускание или подъем стойки 1, укорачивая или удлиняя первые штоки 121а, 121b двух силовых цилиндров; два этих первых устройства воздействуют одновременным образом на два силовых цилиндра с одним и тем же размахом таким образом, чтобы Т-образная конструкция 9 оставалась перпендикулярной к продольной оси самолета и заставляла опору шасси опускаться или подниматься. Для управления ориентацией передней опоры шасси упомянутые вторые устройства воздействуют на удлинение вторых штоков 122а, 122b силовых цилиндров в противоположных направлениях с одинаковыми размахами. Эта функция активизируется только в том случае, когда опора шасси является низкой, то есть в том случае, когда упомянутое первое устройство предварительно расположило стойку 1 в вертикальное положение.
Предлагаемое изобретение проиллюстрировано на фиг.1 с гидравлическими силовыми цилиндрами, представляющими две камеры давления, одна из которых располагается позади другой в корпусе гидравлического силового цилиндра, но это изобретение также вполне может быть реализовано с использованием гидравлического силового цилиндра, имеющего одну единственную камеру давления, или с использованием электрического подъемника. В этом случае длина для придания удлинения штоку для каждого силового цилиндра определяется при помощи соответствующей системы управления как алгебраическая сумма желаемых удлинений для подъема/опускания стойки и для ориентации Т-образной конструкции 9.
Это изобретение проиллюстрировано при использовании двух силовых цилиндров, каждый из которых присоединен к одному из боковых расширений 11а и 11b, но также может быть рассмотрено использование только одного силового цилиндра, присоединенного к одному боковому расширению, причем в этом случае второй силовой цилиндр заменяется на устройства блокировки второго бокового расширения Т-образной конструкции, а именно его блокировки по вращению относительно оси поворота поворотной трубы в процессе уборки/выпуска опоры шасси и блокировки по вращению относительно ее оси 2 подъема в процессе руления по земле. Управление таким единственным силовым цилиндром и размещение упомянутых средств блокировки будут адаптированы специалистом в данной области техники соответствующим образом для того, чтобы принять во внимание рассматриваемый тип воздействия на переднюю опору шасси.
Теперь будет описан процесс выпуска передней опоры шасси и последующее руление по земле после посадки.
Когда пилот принимает решение выпустить шасси для выполнения посадки, он выдает идентичную команду на два силовых цилиндра 12а и 12b таким образом, чтобы вызвать симметричное втягивание двух первых штоков 121а и 121b в первый корпус соответствующего их силового цилиндра. Концы двух силовых цилиндров, в свою очередь, воздействуют симметричным образом на два боковых расширения 11а и 11b Т-образной конструкции 9, что вызывает поворот поворотной трубы 6 и, следовательно, опускание стойки 1 в результате вращения относительно оси 2 подъема. После опускания шасси два первых штока 121а и 121b известным образом удерживаются во втянутом положении и, в случае необходимости, заблокированном положении для того, чтобы не допустить неожиданного подъема этой шасси. Вторые штоки 122а и 122b оказываются при этом предварительно установленными в среднее положение, позволяющее перемещение их конца в двух направлениях и, следовательно, перемещение боковых расширений 11а и 11b в том или ином направлении вдоль продольного направления самолета.
В процессе движения по земле пилот выдает заданное значение поворота в том или в другом направлении в систему управления передней опоры шасси. При этом система управления выдает командный сигнал на выдвижение одного из вторых штоков 122а или 122b и, соответственно, командный сигнал на втягивание с таким же размахом другого второго штока. При этом два боковых расширения перемещаются на одну и ту же длину и в противоположных направлениях, вследствие чего эта Т-образная конструкция 9 приводится во вращение относительно своей оси. При этом она приводит в движение, при помощи двухзвенного механизма 8, втулку колес на угол, равный углу, на который она повернулась, что позволяет обеспечить ориентацию колес для руления по земле.
И наоборот, в том случае, когда пилот дает команду на уборку шасси, система управления разблокирует вторичный подкос 5 и выдает команду на вторые штоки 122а и 122b для того, чтобы они приняли то же удлинение и таким образом, чтобы колеса установились по оси самолета. После реализации этого выравнивания система выдает команду на выдвижение первых штоков 121а и 121b симметричным образом, что оказывает толкающее воздействие на боковые расширения 11а и 11b и вызывает поднятие стойки 1 и уборку передней опоры шасси в фюзеляж.
Хотя предлагаемое изобретение было описано в предшествующем изложении в связи с частным способом его реализации, совершенно очевидно, что это изобретение включает в себя все технические эквиваленты описанных средств, а также их сочетания, если они входят в рамки данного изобретения.