МЕХАНИЗМ УПРАВЛЕНИЯ СТВОРКОЙ ШАССИ ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА С ИНТЕГРИРОВАННЫМ УЗЛОМ АВАРИЙНОГО УПРАВЛЕНИЯ
AIRCRAFT LANDING GEAR FLAP WITH INTEGRATED EMERGENCY CONTROL UNIT

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Варианты осуществления изобретения, раскрытые в данном документе, относятся в общем к механизмам управления створками шасси летательных аппаратов, в частности к механизмам управления створками шасси летательных аппаратов, снабженных аварийной системой управления.
ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Летательные аппараты с убирающимся шасси обычно снабжены створками шасси, которые работают синхронно с шасси для перемещения между открытым и закрытым положениями в ответ на циклы выпуска и уборки шасси, соответственно. Обычные створки шасси должны поэтому быть оборудованы системой или механизмом управления, который открывает и закрывает створки во время циклов нормального выпуска и уборки шасси, соответственно (т.e. так, что створки шасси перемещаются в открытое положение с исключением возможного физического контакта с шасси во время цикла выпуска шасси и перемещаются в закрытое положение, закрывая шасси, когда шасси убрано во время цикла уборки).
Имеются два общих класса систем управления створками шасси летательных аппаратов, а именно, (1) системы управления створками, которые связаны с шасси, и (2) системы управления створками, имеющие свою собственную выделенную систему управления, отдельную от системы управления шасси. Системы управления створками, имеющие свою собственную выделенную систему управления, должны также быть оборудованы выделенной системой выпуска для обеспечения створкам открытия /закрытия в случае отказа системы управления шасси. Таким образом, такие системы управления створками должны также снабжаться поддерживающей системой для обеспечения открытия створок шасси для обеспечения выпуска шасси в состоянии свободного падения под действием силы тяжести (например, в ситуации, в которой выпуск шасси приводится в действие только силой тяжести, без помощи нормальных бортовых электрических и/или гидравлических механизмов выпуска.
В технике известны различные механизмы аварийного управления створками шасси, например, раскрытые в патентных документах U.S. Patent No. 9,102,403, U.S. Patent No. 7,178,759 и US Patent Application Publication No. 2005/0194496 (содержание каждого полностью включено в данном документе в виде ссылки). Имеются, вместе с тем, некоторые ситуации, в которых система створок для аварийной посадки требует физического подъема створок шасси во время цикла работы открытия створок. Например, створки шасси грузовых летательных аппаратов, которые имеют ось поворота створки вблизи земли, требуют управления с относительным подъемным перемещением для открытия створки и установки ее в более высокое положение для защиты, тем самым, створки от обломков или контакта с землей, если происходит жесткая поссадка или посадка, когда летательный аппарат имеет крен.
Как указано выше, механизмы створок шасси, имеющие независимую систему управления, требуют поддерживающей системы для обеспечения открытия створки шасси в случае отказа системы управления нормальным выпуском. В таком случае поддерживающая система для створок шасси, которые требуют относительного подъемного перемещения во время цикла открытия, должна создавать достаточное усилие для открытия и подъема створки в ее открытое положение. После открытия система должна также обеспечивать достаточное усилие для поддержания створки в открытом положении во время различных стандартных и нестандартных ситуаций при посадке, например, в ситуации жесткой посадки. Усилие, требуемое для открытия и поддержания створки в открытом положении можно создавать с помощью многих средств, таких как сжатый газ (например, воздух или азот), пневмопружины, пиротехнические устройства, аэродинамические или механические пружины. В случаях, где створки шасси требуют подъема в открытое положение, система, таким образом, требует создания еще большего усилия для несения веса створки и поддержания ее вставшей на замки и в открытом положении.
Варианты осуществления настоящего изобретения направлены на создание решений указанных выше задач, связанных с аварийным управлением створками шасси.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В общем, изобретение, осуществленное в системах, описанных в данном документе, обеспечивает для створки шасси открытие в аварийной ситуации, например, при отказе системы управления нормальным выпуском шасси, когда требуется выпуск шасси со свободным падением под действием силы тяжести. Согласно некоторым вариантам осуществления, механизм управления створкой убирающегося шасси летательного аппарата должен включать в себя створку шасси и поддерживающий створку кронштейн, прикрепленный к створке шасси. Поддерживающий кронштейн прикреплен к конструкции летательного аппарата для поворота вокруг оси поворота между закрытым положением, в котором створка шасси закрывает шасси летательного аппарата, убранное относительно конструкции летательного аппарата, и открытым положением, в которое створка шасси перемещается вбок и вверх относительно шасси летательного аппарата при выпуске относительно конструкции летательного аппарата. Узел управления створкой шасси функционально соединен с поддерживающим створку кронштейном для перемещения поддерживающего створку кронштейна и створки шасси, которую он поддерживает, между ее закрытым и открытым положениями. Узел управления створкой шасси должен включать в себя расположенный над линией центра пружинный узел, который содействует повороту поддерживающего створку кронштейна и створки шасси, которую он поддерживает, из ее закрытого в открытое положение.
Согласно некоторым вариантам осуществления узел управления створкой шасси должен включать в себя первый и второй рычаги рычажного механизма, узел управляющего устройства и узел работающей на растяжение пружины. Первый рычаг рычажного механизма шарнирно соединен на своем ближнем конце с конструкцией летательного аппарата на первой оси поворота и шарнирно соединен на своем дальнем конце с ближним концом второго рычага рычажного механизма на второй оси поворота. Второй рычаг рычажного механизма в свою очередь шарнирно соединен на своем дальнем конце с поддерживающей конструкцией створки шасси на третьей оси поворота. Узел управляющего устройства имеет ближний конец, шарнирно соединенный с конструкцией летательного аппарата на четвертой оси поворота и дальний конец, шарнирно соединенный с первым рычагом рычажного механизма на пятой оси поворота между его первой и второй осями поворота. Узел работающей на растяжение пружины имеет ближний конец, шарнирно соединенный с конструкцией летательного аппарата на шестой оси поворота, и дальний конец, шарнирно соединенный с первым рычагом рычажного механизма на седьмой оси поворота, установленной в середине пятой оси поворота.
Узел работающей на растяжение пружины должен быть нагружен силой натяжения, когда поддерживающий створку шасси кронштейн и створка шасси, которую он поддерживает, находится в своем закрытом положении. В таком случае приведение в действие узла управляющего устройства поворачивает первый рычаг рычажного механизма вокруг первой оси поворота для обеспечения перемещения вторым рычагом рычажного механизма поддерживающего створку кронштейна и створки шасси, которую он поддерживает, в направлении вбок и наружу относительно шасси летательного аппарата и в ее открытое положение. Такое перемещение поддерживающего створку кронштейна и створки шасси, которую он поддерживает, ответно перемещает седьмую ось поворота над центральной линией пятой оси поворота для обеспечения при этом разгрузки от силы натяжения узла работающей на растяжение пружины и содействия в перемещении поддерживающего створку кронштейна и створки шасси, которую он поддерживает, в ее открытое положение.
Данные и другие аспекты и преимущества настоящего изобретения стануто более понятными при рассмотрении следующего подробного описания предпочтительных являющихся примером вариантов его осуществления.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ПРИЛАГАЕМЫХ ЧЕРТЕЖЕЙ
Раскрытые варианты осуществления настоящего изобретения должны стать лучше и полнее понятными из следующего подробного описания являющихся примером не ограничивающих иллюстративных вариантов осуществления в соединении с чертежами, на которых показано следующее.
На фиг. 1 показан в перспективе вид снизу летательного аппарата грузового типа, оборудованного убирающимся шасси и створками шасси, которые требуют подъема во время цикла открытия.
На фиг. 2 показан с увеличением вид сбоку с сечение задней являющейся примером створки шасси правого борта в закрытом положении, имеющей систему управления створкой согласно варианту осуществления изобретения данного документа, которая оборудована в летательном аппарате, показанном на фиг. 1.
На фиг. 3 показано с увеличением вид сбоку с сечением задней створки шасси правого борта и системы управления створкой фиг. 2, но в открытом положении.
На фиг. 4 показан график момента на оси шарнира (Нм) в зависимости от угла раскрытия створки шасси (°) для момента, производимого системой открытия створки, показанной на фиг. 2 и 3 сверху (пунктирная линия) и требуемого момента для открытия створки (сплошная линия).
На фиг. 5 показан график момента на оси шарнира (Нм) в зависимости от угла раскрытия створки шасси (°) во время события свободного падения шасси, показывающий положительный результирующий крутящий момент, производимый системой открытия створки, согласно вариантам осуществления, показанным на фиг. 2 и 3.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
На прилагаемой фиг. 1 показан являющийся примером летательный аппарат 10 грузового типа, который имеет убирающиеся основные узлы 12, 14 шасси и убирающийся носовой узел 16 шасси. Основные узлы 12, 14 шасси летательного аппарата 10 размещаются при уборке в соответствующих нишах 17, 18 шасси вблизи нижней части фюзеляжа 10-1 летательного аппарата. На фиг. 1, основные узлы 12, 14 шасси показаны в выпущенном положении, при этом соответствующие створки 12-1, 14-1 шасси находятся в открытом положении. Поскольку ниши 17, 18 шасси расположены в нижней части фюзеляжа 10-1 летательного аппарата, створки 12-1, 14-1 шасси должны физически поворачиваться вбок и вверх относительно своего отсека 17, 18 шасси для предотвращения контакта с землей во время приземления.
На прилагаемых фиг. 2 и 3 показаны с увеличением виды сбоку с сечением узла 20 управления шасси правого борта, связанного со створкой 12-1 шасси правого борта, понятно, что зеркальное изображение аналогично должно представлять створку 14-1 шасси. Как показано, узел 20 управления включает в себя, в общем U-образный поддерживающий створку кронштейн 22, который прикреплен к в общем L-образной створке 12-1 шасси. Поддерживающий створку кронштейн 22 соединен с силовой конструкцией планера летательного аппарата (не показано), связанной с нишей 17 створки шасси на его шарнирном 22-1 рычаге для поворота вокруг оси 22-1а шарнира. Поворот поддерживающего створку кронштейна 22 вокруг оси 22-1а шарнира должен, таким образом, обеспечивать перемещение створки 12-1 шасси, прикрепленной к нему, между закрытым положением, показанным на фиг. 2, и открытым положением, показанным на фиг. 3. Понятно, что во время цикла открытия створки такой поворот поддерживающего створку кронштейна 22 должен в свою очередь переносить створку 12-1 шасси вбок наружу и вверх относительно ниши 17 шасси, размещенной в нижней части фюзеляжа 10-1 летательного аппарата.
Створка узла 20 управления также включает в себя первый рычаг 24 фиксированной длины рычажного механизма, имеющий ближний конец, шарнирно соединенный с установленным в фиксированном положении крепежным приливом 26 на оси 26-1 поворота. Крепежный прилив 26 зафиксирован неподвижно на силовой конструкции фюзеляжа 10-1 летательного аппарата. Второй рычаг 30 фиксированной длины рычажного механизма имеет ближний конец, шарнирно соединенный с первым рычагом рычажного механизма на оси 30-1 поворота, и дальний конец, шарнирно соединенный с соединительным приливом 22-2 поддерживающего створку кронштейна 22 на оси 30-2 поворота.
Узел 40 управляющего устройства (например, гидравлического или пневматического управляющего устройства) включает в себя цилиндр 40a управляющего устройства, имеющий ближний конец, шарнирно прикрепленный к установленному в фиксированном положении крепежному приливу 44 на оси 40-1 поворота. Крепежный прилив 44 является фиксированным в своем положении на силовой конструкции фюзеляжа 10-1 летательного аппарата. Механизм управления 40 также включает в себя возвратно-поступательно прямолинейно перемещающийся рычаг 42-2 управляющего устройства, имеющий дальний конец, шарнирно соединенный с первым рычагом 24 рычажного механизма на оси 40-2 поворота.
Поддерживающий узел 50 работающей на растяжение пружины имеет ближний конец, шарнирно соединенный с фиксированным крепежным приливом 52 на оси 50-1 поворота и дальний конец, шарнирно соединенный с первым рычагом 24 рычажного механизма на оси 50-2 поворота. Следует обратить внимание, что ось 50-2 поворота расположена внутри относительно фюзеляжа летательного аппарата и оси 40-2 поворота. Следует также обратить внимание, что узел 50 работающей на растяжение пружины должен нагружаться силой натяжения, когда створка 12-1 шасси перемещается в свое закрытое положение, как показано на фиг. 2, т.e., узел 50 работающей на растяжение пружины должен растягиваться под действием натяжения при увеличении длины в рычажном механизме между осями 50-1 и 50-2 поворота в сравнении с длиной сжатого (не нагруженного) узла 50 работающей на растяжение пружины.
При нормальной работе узлом 40 управляющего устройства могут управлять бортовые системы для обеспечения выдвижения рычага управляющего устройства 40b, для этого перемещая первый рычаг рычажного механизма вниз вокруг оси 26-1 поворота. Данное перемещение первого рычага 24 рычажного механизма должно в свою очередь обеспечивать перемещение вторым рычагом 30 рычажного механизма, поддерживающего створку кронштейна 22, и таким образом створку 12-1 шасси, которую он несет, для поворота вокруг оси 22-1а поворота (стрелка A1 на фиг. 3), при этом обеспечивая поворот поддерживающего створку шасси кронштейна 22 и связанной с ним створки 12-1 шасси в направлении вбок наружу и вверх (стрелка A2 на фиг. 3).
Как можно видеть при сравнении фиг. 2 и 3, такое поворотное перемещение первого и второго рычагов 24, 30, соответственно, рычажного механизма должно, в свою очередь обеспечивать пружинному узлу 50 дополнительную нагрузку силой натяжения (т.e., вследствие дополнительного растяжения между осями поворота 50-1 и 50-2) до перемещения оси 50-2 поворота над линией центра оси 40-2 поворота. В такой момент, пружинный узел 50 должен, следовательно, начинать разгружаться от силы натяжения, создаваемой в нем пружиной, которая при этом помогает в шарнирном перемещении первого рычага 24 рычажного механизма в направлении вниз вокруг оси 26-1 поворота, при этом, в свою очередь, помогая в шарнирном перемещении поддерживающего створку шасси кронштейна 22 и створки 12-1, которую он несет вокруг оси 22-1a в направлении стрелки A2 на фиг. 3. Данное увеличение и уменьшение нагрузки от силы натяжения в пружинном узле 50 должно возникать во время нормальной работы узла 20 управления створкой шасси для перемещения створки 12-1 шасси между ее закрытым и открытым положениями, показанными на фиг. 2 и 3, соответственно.
Если возникает отказ бортовых систем нормального управления (например, отказ гидравлики, электрики и/или пневматики), который препятствует нормальной работе узла 40 управляющего устройства, рассмотренной выше, экипаж может активировать систему аварийного выпуска шасси, при этом шасси 12 освобождается от своих замков убранного положения для получения функциональной возможности свободного падения под действием силы тяжести из своего убранного положения в нише 17 в выпущенное положении. В технике известно несколько систем аварийного выпуска шасси для получения правильной последовательности свободного падения под действием силы тяжести створок 12-1, 14-1 шасси и выпуска связанного с ними шасси 12, 14, соответственно, т.e., для обеспечeния открытия створок 12-1, 14-1 шасси до выпуска шасси 12, 14 с минимизацией при этом или полным предотвращением удара последнего по первым (который может, если имеет место, вызвать заклинивание шасси, препятствующее полному выпуску шасси). Одна такая система, которая может функционально соединяться с системой управления 20 створки, описанной выше, раскрыта в публикации патентной заявки U.S. Patent Publication No. 2015/0151832 (содержание которой полностью включено в данном документе в виде ссылки).
Таким образом, если происходит отказ нормальной системы выпуска шасси, свободное падение под действием силы тяжести шасси 12, 14 и открытие его соответствующих створок 12-1, 14-1 может инициировать бортовая система аварийного управления шасси (не показано). Например, во время события свободного выпуска под действием силы тяжести, первый рычаг рычажного механизма должен поворачиваться вниз вокруг первой оси 26-1 поворота, что должно в свою очередь обеспечивать перемещение оси 50-2 поворота, связанной с узлом 50 нагруженным силой натяжения работающей на растяжение пружины над центральной осью 40-2 поворота. Перемещение узла 40 нагруженного силой натяжения работающей на растяжение пружины над центральной осью 40-2 поворота должно при этом обеспечивать разгрузку силы натяжения в узле 50 пружины и обеспечивать достаточную резервную силу для выполнения поворота поддерживающего створку шасси кронштейна 22 и створки 12-1 шасси, которую он несет, вокруг оси 22-1а поворота. Когда происходит данное перемещение створки 12-1 шасси, в результате которого препятствие для шасси 12 устраняется, бортовая система аварийногоя управления шасси может обеспечивать шасси 12 развертывание со свободным падением под действием силы тяжести.
На графике фиг. 4 показано вычисление крутящего момента, требуемого для подъема створки 12-1 шасси во время цикла открытия створки (сплошная линия), во взаимодействии с крутящим моментом, создаваемым поддерживающей системой 20 управления створкой (пунктирная линия) с применением линия оси шарнира, как опорной точки для данного вычисления. Оптимизированная геометрия системы 20 управления створкой дает кривую крутящего момента, которая, по существу, параллельна требуемой кривой крутящего момента, обеспечивающей оптимизацию имеющейся энергии системы.
На графике фиг. 5 показано вычисление результирующего крутящего момента на линии оси шарнира створки, с учетом разности между требуемым и создаваемым крутящим моментом. Как можно видеть, положительный результирующий крутящий момент, показанный на фиг. 5 означает, что створке 12-1 шасси должна быть обеспечена дополнительная нагрузка силой в направлении открытия.
Можно представить различные модификации, со стороны сециалистов в данной области техники. Поэтому, хотя изобретение описано в соединении с вариантом осуществления, в настоящее время считающимся наиболее практичным и предпочтительным, понятно, что изобретение не ограничено раскрытым вариантом осуществления, но напротив, в общем охватывает различные модификации и эквивалентные устройства, соответствующие его сущности и входящие в его объем.