СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ ТОРМОЗОВ КОЛЕС ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ
AIRCRAFT WHEEL BRAKE COOLING SYSTEM

Изобретение относится к устройствам охлаждения тормозов колес летательных аппаратов, в частности - самолетов.
Известно [1] охлаждение тормозов колес самолетов водой или сжатым воздухом из баллонов на стоянке.
Недостатком такого охлаждения является то, что на пробеге интенсивно тормозить нельзя, так как может произойти перегрев тормозов, а через них - пневматика, что может привести к разрушению последнего и к аварии, а то и к катастрофе самолета.
Известно [1] охлаждение тормозов колес самолета с помощью вентилятора.
Недостатком этого охлаждения является малая его эффективность.
Наиболее близким по технической сущности к заявленному устройству является жидкостное охлаждение тормозов и соответствующая ему система охлаждения, выбранная за прототип [1]. Она состоит из баллона с жидкостью, представляющей обычно смесь воды со спиртом в соотношении 30 или 50% спирта, а остальное - вода.
В баллон подводится газ от пневмосистемы для поддавливания и вытеснения охлаждающей жидкости из баллона. Далее в трубопроводе располагаются электроклапан и распылители на конце трубопровода в расположении тормозов. На пробеге включается электроклапан, и жидкость из баллона поступает к распылителям на каждом тормозе, где распыляется и попадает на тормозные колодки, охлаждая их.
Недостатком такой системы охлаждения является недостаточная ее эффективность, особенно для самолетов с большой массой.
Цель изобретения - увеличение эффективности системы охлаждения тормозов колес, а следовательно, повышение интенсивности торможения летательного аппарата на пробеге без возможности перегрева тормозов и пневматика и тем самым повышение безопасности приземления, а также сокращение длины пробега.
Сущность изобретения заключается в том, что дополнительно имеется трубопровод, в состав которого входят: баллон с жидкостью, имеющей низкую температуру кипения, например азотом, заправочную горловину с обратным клапаном, и электроклапан, расположенный перед соединением предлагаемого трубопровода с существующим в месте, близком к распылителю. Кроме того, предлагается в системе охлаждения баллон для водоспиртовой смеси заполнять или одной водой, или одним спиртом. Также предлагается система охлаждения тормозов колес летательного аппарата (ЛА), в состав которой входят: баллон с жидкостью, имеющей низкую температуру кипения, например азотом, с заправочной горловиной и обратным клапаном при ней, электроклапан и распылитель., т.е. в этой системе отсутствует участок трубопровода существующей системы до ее соединения с предлагаемым трубопроводом. От существующей системы остается только распылитель, а остальные элементы отсутствуют.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявленная система охлаждения тормозов колес ЛА отличается наличием новых конструктивных элементов, а именно: баллона для жидкости с низкой температурой кипения и заправочной горловиной с обратным клапаном для этого баллона, электроклапана, труб, соединяющих эти элементы друг с другом и с существующим трубопроводом.
Таким образом, заявляемая система охлаждения соответствует критерию изобретения «новизна».
Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями показывает, что система охлаждения тормозов колес ЛА с распылением водно-спиртовой жидкости известна [1]. Однако конструкция системы охлаждения тормозов колес ЛА с применением жидкости с низкой температурой кипения не известна. Это позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию «существенные отличия». Применение всех новых признаков позволяет резко уменьшить температуру охлаждающей жидкости и, как следствие, увеличить интенсивность охлаждения тормозов колес ЛА.
На чертеже представлена структурная схема системы охлаждения тормозов колес ЛА и схематично показаны диск и тормоза, расположенные на колесе.
В состав тормоза входят: вращающиеся диски 2, входящие в пазы барабана колеса 1, и невращающиеся диски 3, помещенные в пазы невращающегося тормозного барабана 4. Собственно система охлаждения тормозов включает в себя баллон 8 для спиртоводяной смеси. Наддув баллона осуществляется воздухом от пневмосистемы (ПС) через обратный клапан 9. Заправка баллона охлаждающей жидкостью осуществляется через заливную горловину 11 и обратный клапан 10. В канале подачи охлаждающей смеси располагается электроклапан 7, после которого размещается тройник 6 для подсоединения дополнительного трубопровода. В непосредственной близости от дисков тормозов размещен распылитель охлаждающей жидкости 5. В состав дополнительго трубопровода входит баллон 13, куда заливается жидкость с низкой температурой кипения, например азот, через горловину 15 с обратным клапаном 14. Между баллоном 13 и тройником 6 располагается электроклапан 12.
Работает система охлаждения тормозов колес летательных аппаратов следующим образом.
В начале тороможения, когда переднее колесо коснулось поверхности взлетно-посадочной полосы (ВПП) или грунта (предполагается трехопорное шасси с передней опорой, как наиболее широко используемое), включаются электроклапаны 7 и 12 системы охлаждения. Охлаждающая спиртоводяная смесь, под действием избыточного давления от пневмосистемы, вытесняется из баллона 8 и по трубопроводу и открытому электроклапану 7 поступает к тройнику 6. Одновременно из баллона 13 жидкость, под давлением образованных над ней паров, устремляется, через открытый электроклапан 12, к тройнику 6, где смешивается со спиртоводяной смесью. Известно [2], что при контакте с водой криогенные жидкости газифицируются, резко увеличивают свой объем и одновременно поглощают из окружающей среды большое количество теплоты, охлаждая получаемую газожидкостную смесь. Если бы поступающая спиртоводяная жидкость была бы неподвижной, то она мгновенно превратилась бы в лед. Но так как она перемещается, то не успевает отвердеть, а очень охлажденная разбрызгивается, через распылитель 5, на тормозные диски 2 и 3, которые охлаждаются, позволяя более интенсивно осуществлять процесс торможения ЛА без перегрева барабана колес и от него - пневматика, что укорачивает длину пробега, а следовательно, и длину ВПП.
Если в бак 8 заливать только воду, то это удешевит эксплуатацию системы охлаждения тормозов.
Если использовать только один спирт из бака 8, то получаемая охлаждающая смесь будет иметь меньшую вязкость (замерзание спирта происходит при достаточно низкой температуре по сравнению с водой) и лучше будет распыляться, что позволит более эффективно охлаждаться дискам тормозов.
Если же вообще не использовать спиртоводяную смесь, в том числе одну воду или один спирт, то в этом случае, при открытии электроклапана 12, криогенная жидкость поступит к распылителю 5, а так как при этом ее температура резко увеличится, то эта жидкость будет интенсивно испаряться, поглощая тепло из окружающего пространства, т.е. холодные пары криогенной жидкости с охлажденным воздухом в области распылителя 5 попадают на тормозные диски 2 и 3, охлаждая их.
Предлагаемая система охлаждения тормозов колес летательных аппаратов обладает большой теплоемкостью за время процесса торможения, что позволяет более интенсивно осуществлять торможение летательных аппаратов без перегрева барабанов колес, а следовательно, и пневматиков, не доводя их до разрушения, что уменьшает длину пробега и увеличивает безопасность посадки.
Источники информации
1. Основы конструкции самолетов / Под ред. профессора, доктора технических наук Туркина К.Д. - М.: Воениздат, 1974. - С.176.
2. Патент РФ №2229418 «Устройство для подъема затонувшего объекта». Опубликован 27.05.2004.