ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЙ ПРИВОД ПРЕДКРЫЛКА САМОЛЕТА
AIRCRAFT LEADING EDGE FLAP ELECTROMECHANICAL DRIVE

Изобретение относится к авиастроению и предназначено для привода предкрылков самолета.
Известен силовой мини-привод подвижной аэродинамической поверхности летательного аппарата (патент RU №2408125 от 27.01.2010), корпус которого снабжен элементом крепления к подвижной аэродинамической поверхности таким образом, что продольная ось силового мини-привода ориентирована параллельно оси поворота подвижной аэродинамической поверхности летательного аппарата с расположенными внутри корпуса электродвигателем и многоступенчатой волновой передачей с телами качения, выходное звено которого снабжено втулкой, закрепленной на торцовой поверхности, и тягой с проушинами, одна из которых надета на втулку, а вторая крепится к неподвижной части летательного аппарата.
Данный мини-привод не обеспечивает без существенного изменения силы совершение хода управляемой аэродинамической поверхности, большего, чем радиус крепления втулки для тяги, что не позволяет использовать его для привода предкрылка самолета с большим ходом.
Известен электромеханический привод аэродинамической поверхности самолета (патент RU №2442721 от 09.06.2010), имеющий два электромеханических привода, каждый из которых состоит из корпуса, закрепленного в каркасе неподвижной аэродинамической поверхности, и расположенной соосно электродвигателю двухступенчатой волновой передачи с выходным валом, соединенным с управляемой аэродинамической поверхностью, а также средства аварийного разъединения выходного вала и управляемой аэродинамической поверхности в виде установленного в выходном валу зубчатого стакана и пиропатрона, присоединенного к полости перед зубчатым стаканом.
Недостаток данного электромеханического привода - отсутствие вала, общего для двух приводов аэродинамической поверхности, что ухудшает распределение нагрузки на аэродинамическую поверхность при отключении одного из электромеханических приводов.
Известна система привода предкрылков крыла самолета (GB №2126177 от 03.09.1982; GB №2449172 от 09.05.2007), включающая секции валов, соединенных с предкрылками; один или более сервоприводов, соединенных с валами; управляемые муфты, соединяющие секции валов и тормозной механизм, присоединенный к валам. При превышении предельной величины крутящего момента, передаваемого секцией вала через зубчатую передачу, происходит срез предохранительного штифта (GB №2126177).
Недостаток известной системы приводов - в их пониженной надежности при оснащении одним или более сервоприводов, общих для всех секций валов.
Известны изобретения устройств выдвижения предкрылков самолета (патенты ЕР №1338506 от 30.12.1985 г., US №4880189 от 04.09.1988 г., US №4753402 от 30.12.1985 г., US №7051975 от 14.06.2004 г., WO №2011/110833 от 04.03.2011 г., RU №87993 от 29.04.2009 г.), каждое из которых содержит один или более выдвижных рельса с зубчатым сектором, установленные в роликах на осях, закрепленные в каркасе крыла, соединенные с предкрылком; разделенный на секции основной вал с установленными в опорах, закрепленных в каркасе крыла, зубчатыми колесами, взаимодействующими с зубчатыми секторами; разъемные муфты, соединяющие между собой секции основного вала; управляемый тормоз основного вала; один или два электромеханических привода основного вала с корпусами, закрепленными в каркасе крыла.
Недостаток известной системы приводов - в их пониженной надежности при оснащении предкрылков одним или более сервоприводами, общими для всех секций валов.
Техническая задача изобретения - повышение надежности электромеханического привода предкрылка.
Техническая задача решена в конструкции электромеханического привода предкрылка самолета, содержащего: два выдвижных рельса с зубчатыми секторами, установленные в роликах на осях, закрепленные в каркасе крыла, соединенные с предкрылком; разделенный на секции основной вал с установленными в опорах, закрепленных в каркасе крыла, зубчатыми колесами, взаимодействующими с зубчатыми секторами; разъемные муфты, соединяющие между собой секции основного вала; два электромеханических привода основного вала с корпусами, закрепленными в каркасе крыла, каждый из которых имеет размещенные внутри корпуса электродвигатель и датчик углового положения ротора электродвигателя, по меньшей мере, двухступенчатый волновой редуктор с телами вращения с полым выходным валом, имеющий: два эксцентрика с противоположно направленными эксцентриситетами с установленными на них подшипниками и рабочими кольцами первой ступени; сепаратор первой ступени волнового редуктора с размещенными в нем телами вращения, взаимодействующими с волнообразователем в жестком колесе первой ступени, на котором установлены эксцентрики с подшипниками и рабочими кольцами второй ступени; сепаратор второй ступени с размещенными в нем телами вращения, взаимодействующими с рабочими кольцами и волнообразователем второй ступени, при этом жесткое колесо первой ступени волнового редуктора имеет полый вал, а эксцентрики с противоположно направленными эксцентриситетами, подшипниками и рабочими кольцами расположены на полом валу; сепаратор второй ступени волнового редуктора закреплен в корпусе и является неподвижным, а жесткое колесо второй ступени установлено с возможностью вращения относительно корпуса и имеет волнообразователь второй ступени и полый выходной вал; ротор электродвигателя электромеханического привода является полым, а основной вал, длина каждой секции которого превышает длину одного электромеханического привода, размещен внутри полого ротора, полого вала жесткого колеса первой ступени и полого выходного вала жесткого колеса второй ступени; при этом между основным и полым выходным валами установлено управляемое устройство их разъединения.
Для повышения надежности электромеханического привода предкрылка и уменьшения времени разъединения полого выходного и основного валов управляемое устройство разъединения выполнено в виде зубчатой втулки с наружными зубьями, соединяющими ее с внутренней зубчатой поверхностью полого выходного вала и внутренними шлицами, соединяющими ее со шлицевой частью поверхности основного вала, а в крышке установлен, по меньшей мере, один пиропатрон с электрическим инициатором горения пиротехнического заряда, соединенный каналом с полостью выходного вала, ограниченной зубчатой втулкой; предпочтительна установка двух пиропатронов, симметрично расположенных относительно оси электромеханического привода.
-1
Для уменьшения габаритов электромеханического привода ротор электродвигателя электромеханического привода имеет максимальную частоту вращения, выбираемую из интервала 3000…15000 мин.
Для увеличения крутящего момента на выходном валу передаточное отношение волнового редуктора находится в интервале 500…2500.
Технический эффект - повышение надежности электромеханического привода предкрылка - достигается за счет совокупности отличительных признаков, а именно: жесткое колесо первой ступени волнового редуктора имеет полый вал, а эксцентрики с противоположно направленными эксцентриситетами, подшипниками и рабочими кольцами расположены на полом валу; сепаратор второй ступени волнового редуктора закреплен в корпусе и является неподвижным, жесткое колесо второй ступени установлено с возможностью вращения относительно корпуса и имеет волнообразователь второй ступени и полый выходной вал; ротор электродвигателя электромеханического привода является полым, а основной вал, длина каждой секции которого превышает длину одного электромеханического привода, размещен внутри полого ротора, полого вала жесткого колеса первой ступени и полого выходного вала жесткого колеса второй ступени; при этом между основным и полым выходным валами установлено управляемое устройство их разъединения.
Совокупность признаков электромеханического привода не обнаружена в научно-технической и патентной информации, что свидетельствует о соответствии изобретения критерию «новизна».
Совокупность отличительных признаков электромеханического привода не следует явно из уровня техники, поэтому изобретение соответствует критерию «изобретательский уровень».
На фиг.1 показан привод предкрылка с двумя электромеханическими приводами.
На фиг.2 - конструкция зубчатого механизма перемещения предкрылка, вид А на фиг.1.
На фиг.3 - конструкция электромеханического привода предкрылка, показанного на фиг.1.
На фиг.4 - сечение В-В на фиг.3.
Конструкция электромеханического привода предкрылка самолета содержит (фиг.1-4): два выдвижных рельса 1 с зубчатыми секторами 2 (фиг.1), установленные в роликах 3 на осях 4, закрепленные в каркасе 5 крыла 6 (фиг.2), соединенные с предкрылком 7; разделенный на секции основной вал 8 с установленными в опорах 9, закрепленных в каркасе 5 крыла 6, зубчатыми колесами 10, взаимодействующими с зубчатыми секторами 2; разъемные муфты 11, соединяющие между собой секции основного вала 8;
- два электромеханических привода 12 и 13 (фиг.1) секций 14 и 15 основного вала 8 с корпусами 16 и 17, закрепленными в каркасе 5 крыла 6, закрытыми торцовыми крышками 18 и 19 (фиг.3), каждый из которых имеет размещенные внутри корпуса 16 (17):
- электродвигатель 20 с полым ротором 21;
- датчик 22 углового положения ротора 21 электродвигателя 20;
- двухступенчатый волновой редуктор 23 с телами вращения 24 и 25 и с полыми валами 26 и 27 в жестких колесах 28 и 29 первой и второй ступеней соответственно, имеющий:
- два эксцентрика 30 и 31 с противоположно направленными эксцентриситетами и с установленными на них подшипниками 32 и 33 и рабочими кольцами 34 и 35, составляющими волнообразователь первой ступени;
- сепаратор 36 первой ступени волнового редуктора 23 с размещенными в нем телами вращения 24, взаимодействующими с рабочими кольцами 34, 35 и волновой поверхностью 37 в жестком колесе 28 первой ступени;
- полый вал 26 на жестком колесе 28 первой ступени с волнообразователем с двумя расположенными на полом валу 26 эксцентриками 38 и 39 с противоположно направленными эксцентриситетами и с установленными на эксцентриках 38 и 39 подшипниками 40 и 41 и рабочими кольцами 42 и 43 второй ступени;
- закрепленный в корпусе 17 сепаратор 44 второй ступени с размещенными в нем телами вращения 25, взаимодействующими с рабочими кольцами 42 и 43 и волновой поверхностью 45 в жестком колесе 29 второй ступени, являющемся подвижным относительно корпуса 17 и имеющим полый выходной вал 27;
- основной вал 8, длина каждой секции которого превышает длину одного электромеханического привода 12 (13), размещен внутри полого ротора 21, полого вала 26 жесткого колеса 28 первой ступени и полого выходного вала 27 жесткого колеса 29 второй ступени.
Между основным валом 8 и полым выходным валом 27 установлено управляемое устройство 46 их разъединения. Для повышения надежности электромеханического привода предкрылка 7 и уменьшения времени разъединения управляемое устройство 46 разъединения полого выходного вала 27 и основного вала 8 выполнено в виде зубчатой втулки 47 с наружными зубьями 48, соединяющими ее с внутренней зубчатой поверхностью 49 полого выходного вала 27 и внутренними шлицами (не показаны), соединяющими ее со шлицевой частью поверхности основного вала 8, а в крышке 18 установлен, по меньшей мере, один пиропатрон 50 с электрическим инициатором горения пиротехнического заряда (не показан), соединенный каналом 51 с полостью 52 выходного вала 27, ограниченной зубчатой втулкой 47; предпочтительна установка двух пиропатронов 50, симметрично расположенных относительно оси электромеханического привода 12 (13).
-1
Для уменьшения габаритов электромеханического привода 12 (13) ротор 21 его электродвигателя 20 имеет максимальную частоту вращения, выбираемую из интервала 3000…15000 мин.
Для увеличения крутящего момента на выходном валу 27 передаточное отношение волнового редуктора 23 находится в интервале 500…2500.
Для выдвижения предкрылка 7 (фиг.1-3) в рабочем режиме включают оба электродвигателя 20. Крутящий момент ротора 21 передается на вал 26 через волнообразователь первой ступени эксцентриками 38 и 39 и через тела вращения 24 и волновую поверхность 37 - на жесткое колесо 28 первой ступени и его полый вал 26, затем через волнообразователь второй ступени - на жесткое колесо 29 второй ступени и полый выходной вал 27 второй ступени, и через зубчатую втулку 47 и ее шлицевое соединение с секцией основного вала 8 - на основной вал 8 и зубчатые колеса 10.
При вращении зубчатое колесо 10 создает силу, действующую на зубчатый сектор 2 и рельс ,1 и перемещает его в направляющих роликах 3 до момента выключения электродвигателя 20.
Для совершения предкрылком 7 обратного движения производят реверсирование электродвигателей 20.
При выходе из строя одного из электромеханических приводов секции основного вала 8 включается электрический инициатор горения (не показан) пиротехнического заряда в пиропатроне 50. Газообразные продукты сгорания под давлением выбрасываются из пиропатрона через канал 51 в полость 52 и, производя давление на торец зубчатой втулки 47, выталкивают ее из зацепления с полым выходным валом 27 и основным валом 8, разъединяя их. Зубчатая втулка 47 размещается между торцом вала 27 и муфтой 11.
Электродвигатель 20 второго электромеханического привода 12, мощности которого достаточно для вращения секций основного вала 8, выполняет функции привода.
При оснащении каждого предкрылка 7 двумя электромеханическими приводами обеспечивается автономность и повышается надежность функционирования каждого предкрылка 7 и всей системы предкрылков самолета.