СИСТЕМА ТОРМОЖЕНИЯ КОЛЕС ШАССИ ВЕРТОЛЕТА
HELICOPTER LANDING GEAR WHEEL BRAKING SYSTEM

Изобретение относится к области авиастроения и может быть использовано в системе механического управления торможением колес шасси вертолета с целью обеспечения торможения вертолета в процессе разбега, пробега после посадки или руления по взлетно-посадочной полосе, для обеспечения безопасного снижения скорости движения по взлетно-посадочной полосе, сокращения длины пробега после приземления и улучшения маневренности вертолета на земле.
Известна гидравлическая система торможения колес самолета (патент US8998348, В64С25/44, опубл. 07.04.2015), которая включает тормоз, снабженный гидравлическим приводом торможения колес, источник давления жидкости под высоким давлением, нормальный тормозной гидравлический контур, включающий, сервоклапан управления давлением с подсоединенным портом подачи к источнику давления, порту возврата, порту использования, соединенному с приводом. Архитектура тормоза дополнительно включает контур стояночной гидравлики, включая клапан стояночного тормоза, имеющий выпускной порт, который по выбору подключается либо к источнику давления, либо к обратному контуру низкого давления, источник давления содержит источник гидравлической жидкости с высоким давлением по сравнению с упомянутым низким давлением и аккумулятор гидравлической жидкости под давлением, соединенные вместе трубой, снабженной обратным клапаном.
Известен регулятор давления гидравлической системы торможения самолета (патент CN108412922, F15B 3/00, опубл. 17.08.2018), который содержит корпус, втулку А, редукционно-распределительный клапан, пружину Б, первую втулку, фиксирующее седло, пружину, узел поршня, регулирующий клапан разделения потока, направляющую втулку В, шток поршня и вторую втулку. При этом управляющее давление поступает от выходного давления, сердечник главного клапана открытого типа, главный клапан приводится в действие за счет входного давления масла, выходное давление вводится в нижнюю полость главного клапана и затем поступает в верхнюю полость главного клапана через демпфирующие отверстия в сердечнике главного клапана.
Известно устройство торможения колес шасси вертолета (патент RU2710993, В64С 25/44, опубл. 14.01.2020), которое содержит две ручки управления с гашетками, соединенными тросовыми проводками, которые присоединены к колесам шасси. Тросовая проводка снабжена механизмом натяжения, состоящим из закрытого заглушкой корпуса, в который вставлена втулка с установленным в ней поршнем с тросом с зафиксированным наконечником. Также тросовая проводка снабжена механизмом усиления, содержащим корпус цилиндра разгрузки, в котором установлен шток, отделенный от корпуса пружиной. При этом тросовая проводка включает закрепленный на полу кабины узел, состоящий из корпуса с сердечником внутри, через который пропущен трос, который закреплен в упорах, находящихся с двух сторон корпуса. Обеспечивается возможность двойного независимого управления.
Все упомянутые конструкции не позволяют решить вопрос компоновки системы торможения для вертолета с колесным шасси и очень ограниченным объемом фюзеляжа при условии достижения минимально возможных массовых характеристик вертолета.
Наиболее близким к изобретению является устройство торможения колес шасси вертолета (патент RU2777342, В64С25/44, опубл. 02.08.2022), которое содержит две ручки управления с гашетками, соединенными тросовыми проводками, которые присоединены к колесам шасси. Тросовая проводка снабжена механизмом натяжения, состоящим из закрытого заглушкой корпуса, в который вставлена втулка с установленным в ней поршнем с тросом с зафиксированным наконечником. Также тросовая проводка снабжена механизмом компенсации усилия на толкателе редукционного клапана, содержащем корпус гидроцилиндра, в котором установлен шток, поджимаемый пружиной. Гидроцилиндр закреплен с помощью гидрошарнирного соединения к кронштейну скобами, при этом одна из скоб имеет штуцер и внутренний канал для обеспечения передачи рабочей жидкости от редукционного клапана к гидроцилиндру по трубе. Достигается улучшение эргономических характеристик, повышение безопасности на режиме руления.
Недостатком указанного устройства является размещение редукционного клапана под полом кабины экипажа, рядом с рычагами управления, что приводит к увеличению массы гидравлической системы, линии которой подсоединяются к редукционному клапану.
Существует проблема в области механических систем управления различных модификаций вертолетов типа Ка, имеющих компоновки типа «летающие шасси» со съемной транспортной кабиной, пристыкованной к центральному отсеку, в котором размещены все основные агрегаты. Проблема заключается в создании компактной, быстросъемной, легкой и технологичной системы торможения, применимой на подобном вертолете, т.к. конструкция его фюзеляжа не имеет достаточных объемов для размещения системы управления торможением колес и агрегатов гидравлической системы, обеспечивающей подачу гидравлической жидкости к тормозам колес.
Известна компоновка механической системы торможения колес основных опор шасси такого вертолета, в которой редукционный клапан установлен под полом кабины экипажа в носовом отсеке рядом с кронштейном установки рычага продольно-поперечного управления. В связи с этим необходимо прокладывать удлиненные как гидравлическую линию нагнетания, так и линию подачи давления к тормозам колес и линию слива из центрального отсека до редукционного клапана и обратно через носовой, средний и центральный отсеки к опорам шасси и далее к тормозам колес, что значительно увеличивает вес гидравлической системы. К недостаткам можно отнести также затруднение доступа к редукционному клапану и агрегатам системы, расположенным под полом кабины экипажа, в связи с необходимостью проводить демонтаж кресел пилотов для получения доступа; усложнение компоновки агрегатов смежных систем и использование дополнительных объемов фюзеляжа из-за необходимости прокладывать гидравлические коммуникации под пол в кабину экипажа; усложнение процесса регулировки давления в тормозах.
Технической проблемой, решаемой изобретением, является создание компактной системы торможения колес, которая может быть установлена на вертолет, имеющий съемную транспортную кабину, и позволяющая снизить массу и упростить доступ к агрегатам системы.
Технический результат заключается в снижении массы конструкции и как следствие улучшении эргономических характеристик наземного обслуживания.
Снижение массы конструкции достигается:
- за счет установки редукционного клапана в центральном отсеке вертолета близко к гидравлическому насосу и подачей гидравлического давления в тормоза колес сразу из центрального отсека;
- за счет размещения короткого трубопровода гидросистемы в центральном отсеке, что позволяет исключить участки трубопровода в носовом отсеке под полом кабины экипажа и в среднем отсеке фюзеляжа; в тоже время улучшаются эргономические характеристики наземного обслуживания за счет обеспечения прямого доступа через штатный люк в центральном отсеке.
Для достижения технического результата предлагается система торможения колес шасси вертолета, содержащая рычаг продольно-поперечного управления, на котором закреплены рукоятка 1 и гашетка 2, соединенная с редукционным клапаном 13 с помощью троса 6, причем редукционный клапан 13 закреплен на опоре 12 в центральном отсеке фюзеляжа с помощью кронштейна 14, на котором закреплен кронштейн 17, на котором закреплена двуплечая качалка 16 посредством болтового соединения 25, при этом на одном плече качалки 16 размещен элемент крепления 28, на другом плече качалки 16 установлен регулировочный винт 23, а между качалкой 16 и кронштейном 14 размещена пружина 19, кроме того, редукционный клапан 13 с помощью трубопровода нагнетания 39 связан с насосом 36, а с помощью трубопровода слива 38 связан с гидробаком 37.
Кроме того, гашетка 2 шарнирно закреплена на трубе 11 болтовым соединением 32 и имеет два крайних фиксированных положения, которые ограничены с помощью регулируемого упора 4 и фиксатора 5.
Причем гашетка 2 стыкуется с наконечником 3 троса 6 с помощью валика 31.
При этом редукционный клапан 13 закреплен на опоре 12 болтовыми соединениями 20, 21, 22.
Кроме того, трос 6 размещен в боуденовской оболочке 10, которая закреплена на трубе 11 и при помощи хомутов 35.
При этом регулировочный винт 23 на качалке 16 зафиксирован гайкой 24.
Таким образом достигается технический результат.
Уменьшение массы конструкции достигается за счет уменьшения общего количества трубопроводов в связи с сокращением длины трубопроводов гидравлической системы в центральном отсеке, а также исключением трубопроводов, ранее установленных в носовом отсеке под полом кабины и в среднем отсеке. Уменьшение массы по сравнению с предыдущей модификацией составляет 2,7 кг.
Улучшение эргономических характеристик наземного обслуживания достигается за счет того, что размещение редукционного клапана 13 в центральном отсеке позволяет получить прямой доступ к нему через штатный люк 34 центрального отсека.
Применение в системе торможения установленного в кабине рычага продольно-поперечного управления, на котором закреплены рукоятка 1 и гашетка 2, соединенная с редукционным клапаном 13 с помощью троса 6, наличие двуплечей качалки 16, на одном плече которой установлен регулировочный винт 2, при этом положение регулировочного винта 23 изменяется для достижения необходимой рабочей длины с целью обеспечения оптимального хода штока 15, позволяет установить заданную величину редуцируемого давления, получить заданные оптимальные рабочие характеристики системы торможения, и направлено на повышение надежности и безопасности системы в целом.
Конструкция предлагаемой системы торможения колес шасси вертолета поясняется следующими чертежами:
На фиг.1 показано расположение системы торможения колес шасси на вертолете.
На фиг.2 показана компоновка системы управления тормозами колес шасси.
На фиг.3 показаны установка редукционного клапана и соединение троса 6 с качалкой 16.
На фиг.4 показано размещение редукционного клапана в отсеке.
Пояснения к чертежам
Узлы и детали системы торможения колес шасси вертолета установлены на рычаге продольно-поперечного управления в кабине экипажа, а также под полом кабины экипажа, в среднем и в центральном отсеке фюзеляжа (фиг.1, 2, 3, 4). В кабине экипажа установлен рычаг продольно-поперечного управления, состоящий из трубы 11, на которой установлены рукоятка 1 и гашетка 2, которая с помощью троса 6 соединена с редукционным клапаном 13 (фиг.1)
Редукционный клапан 13 расположен в центральном отсеке фюзеляжа в непосредственной близости от элементов гидросистемы, таких как насос 36 и гидробак 37, и связан с насосом 36 с помощью трубопровода нагнетания 39, ас гидробаком 37 с помощью трубопровода слива 38. Насос 36 и гидробак 37 размещены в мотогондоле (не показана), которая закреплена на центральном отсеке. При этом исключены ранее используемые трубопроводы линии нагнетания, слива и торможения в носовом отсеке в кабине экипажа, в среднем отсеке фюзеляжа и сокращены в центральном отсеке фюзеляжа.
Редукционный клапан 13 закреплен на опоре 12, которая закреплена на потолке центрального отсека. Редукционный клапан 13 вместе с кронштейном 14 закреплен к опоре 12 болтовыми соединениями 20, 21 и 22 (фиг.3, 4). Доступ к редукционному клапану 13 для выполнения технического обслуживания и выполнения регулировочных, демонтажных и монтажных работ осуществляется через штатный люк 34 центрального отсека, размещенный на его боковой стенке.
К кронштейну 14 закреплен кронштейн 17 болтовыми соединениями 33 (фиг.2). На кронштейне 17 посредством болтового соединения 25 закреплена двуплечая качалка 16. На одном плече качалки 16 закреплен элемент крепления 28 с помощью болтового соединения 26 с шайбой 27. На другом плече качалки 16 установлен регулировочный винт 23, выполняющий функцию нажимного элемента, который зафиксирован гайкой 24 и застопорен проволокой. Положение регулировочного винта 23 изменяется за счет его вкручивания или выкручивания в корпус качалки 16 для достижения необходимой рабочей длины, с целью обеспечения оптимального хода штока 15, что в свою очередь позволяет установить заданную величину редуцируемого давления.
Редукционный клапан 13 снабжен подвижным штоком 15, который обеспечивает подачу гидравлической жидкости в трубопровод 40 линии торможения гидравлической системы вертолета при перемещении внутри корпуса редукционного клапана 13 или перекрывает подачу гидравлической жидкости.
Гашетка 2 шарнирно закреплена на трубе 11 болтовым соединением 32 и имеет два крайних фиксированных положения - переднее и заднее (фиг.2). Переднее положение гашетки 2 ограничено регулируемым упором 4, установленном на гашетке 2. Заднее положение гашетки 2 ограничено фиксатором 5, закрепленным на трубе 11, и упругими свойствами пружины 19, установленной между качалкой 16 и кронштейном 14 в центральном отсеке фюзеляжа. Фиксатор 5 имеет два фиксированных положения - зафиксировано или расфиксировано. Гашетка 2 стыкуется валиком 31 с наконечником 3 троса 6.
Трос 6 соединяет гашетку 2 с качалкой 16, которая обеспечивает нажатие на шток 15 редукционного клапана 13. Трос 6 размещен в боуденовской оболочке 10, которая закреплена на трубе 11 и на кронштейне 17, установленном в центральном отсеке фюзеляжа. Крепление боуденовской оболочки 10 на трубе 11 осуществляется на упоре 8 двумя гайками 9 и 7. Крепление боуденовской оболочки 10 на кронштейне 17 осуществляется двумя гайками 18 (фиг.3).
Трос 6 снабжен наконечником троса 29, который взаимодействует с элементами редукционного клапана 13. Крепление наконечника 29 троса 6 к элементу крепления 28 осуществляется двумя гайками 30. Положение наконечника 29 троса 6 может быть отрегулировано с помощью перемещения элемента крепления 28 вдоль плеча качалки 16 и последующей затяжки гаек 30, которые стопорятся проволокой. Крепление троса 6 в сборе с боуденовской оболочкой 10 в среднем и центральном отсеках осуществляется при помощи хомутов 35 (фиг.2).
Устройство работает следующим образом.
Управление торможением колес шасси вертолета осуществляется пилотом путем нажатия на гашетку 2, в результате чего гашетка 2 перемещается. Величина перемещения гашетки 2 определяет величину давления гидрожидкости, поступающей в тормозные цилиндры колес. После перемещения гашетки 2 усилие нажатия передается на трос 6, который подсоединен к качалке 16. При этом происходит поворачивание качалки 16 на оси болтового соединения 25, которая затем надавливает регулировочным винтом 23 на шток 15 редукционного клапана 13. Во время поворота качалки 16 происходит растяжение пружины 19, соединенной с качалкой 16. Шток 15 перемещается, и редукционный клапан 13 открывает доступ рабочей жидкости из магистрали нагнетания гидросистемы к тормозным поршням колес опор шасси вертолета с определенным давлением, величина которого определяет величину тормозного момента на колесе.
В полете колеса опор шасси вертолета расторможены. Для растормаживания колес после применения торможения пилот отпускает гашетку 2. Шток 15 редукционного клапана 13 возвращается в исходное положение под воздействием разжимающейся пружины 19 редукционного клапана 13. Одновременно со штоком 15 редукционного клапана 13 и под воздействием сжимающейся пружины 19 качалка 16 возвращается в исходное положение, при этом трос 6 натягивается, и гашетка 2 устанавливается на регулируемый упор 4. Редукционный клапан 13 при этом соединяет полости тормозных поршней колес с магистралью слива гидросистемы, и колеса растормаживаются.
Предлагаемая система торможения колес шасси вертолета имеет следующие преимущества и особенности конструкции:
- компоновка системы позволяет снизить массу узлов и агрегатов, т.к. исключены трубопроводы гидросистемы в носовом и среднем отсеках, а также освободить пространство под полом кабины экипажа и в среднем отсеке фюзеляжа, которое может быть использовано для размещения оборудования смежных систем;
- обеспечен прямой доступ к редукционному клапану 13 через люк 34 центрального отсека для выполнения регулировки системы торможения и удобства обслуживания компонентов, их осмотра и контроля в процессе производства и эксплуатации; монтаж и демонтаж основных компонентов системы может быть произведен без съема каких-либо деталей других систем, установленных на вертолете.
Кроме того, достигается повышение быстродействия системы за счет сокращения длины гидравлических линий гидросистемы в связи с уменьшением потери давления по длине трубопроводов, что обеспечивает более быструю подачу давления к тормозам колес.
Предлагаемая компоновка системы торможения позволяет полностью исключить из кабины экипажа гидравлические трубопроводы, которые заполнены рабочей жидкостью, способной воспламеняться в случае утечки при аварийных ситуациях, при этом уменьшается количество соединений между собой трубопроводов гидравлической системы, снижается вероятность возникновения протечек гидравлической жидкости в кабине экипажа и уменьшаются риски возникновения пожара, что в целом повышает безопасность экипажа.