ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНАЯ РЕШЕТКА ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ
ENGINE PROTECTIVE GRATING

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к предохранительной решетке для двигателя, предназначенной для предотвращения ударов обломков, приводимых в движение покрышкой, о двигатель воздушного судна, и к воздушному судну, содержащему такую предохранительную решетку.
Уровень техники
Разработчики и производители воздушных судов в процессе разработки нового воздушного судна должны принимать во внимание большое количество потенциальных рисков, возникающих в результате выхода из строя компонентов воздушного судна. Одним таким риском является выход из строя одного или более колес и одной или более покрышек основного шасси воздушного судна. Выход из строя покрышки может произойти в результате износа покрышки, усталостного изменения свойств ее материала или в результате удара покрышки о некоторый объект на взлетно-посадочной полосе, в частности, когда воздушное судно перемещается с некоторой скоростью по земле, т.е. во время взлета или приземления. Выход из строя колеса воздушного судна зачастую приводит к выходу из строя соответствующей покрышки. Когда покрышка выходит из строя, она производит некоторое количество обломков, поскольку одна или более частей покрышки распадаются. Когда воздушное судно движется с некоторой скоростью, любые обломки покрышки будут отбрасываться от покрышки с относительно высокой скоростью с высокой вероятностью удара о нижнюю сторону воздушного судна - либо о нижнюю сторону фюзеляжа, либо о нижнюю сторону крыльев. Такой удар обломков может вызвать серьезное повреждение конструкции воздушного судна. Поэтому нижняя сторона фюзеляжа и крыльев воздушного судна, где имеется вероятность удара обломков покрышки, обычно включает области увеличенной толщины и прочности, с тем чтобы уменьшить повреждение, вызванное таким ударом. Приведенные выше комментарии также справедливы для любых обломков, которые уже присутствуют на взлетно-посадочной полосе и которые подбрасываются со взлетно-посадочной полосы в нижнюю сторону воздушного судна, если колеса воздушного судна проходят по этим обломкам или входят в контакт с этими обломками, однако при таком развитии событий количество обломков, по сравнению с их количеством, производимым при выходе из строя покрышки, значительно меньше.
Обычно, если во время взлета воздушного судна происходит выход из строя двигателя, пилот имеет два варианта действий: продолжить набор скорости и взлететь либо применить тормоза, замедлить ход и остановиться. Скорость, на которую ориентируются для принятия решения, имеет обозначение V1. Если воздушное судно движется со скоростью, большей, чем V1, и двигатель выходит из строя, пилот выбирает продолжение взлета. Если воздушное судно движется со скоростью ниже V1, он должен остановиться, используя колесные тормоза и воздушные тормоза. Последний из этих вариантов действий называется экстренно прерванным взлетом (High Energy Rejected Take Off - взлет, прерванный с высокими затратами энергии, - HERTO). Однако в конфигурациях воздушного судна, в которых двигатели расположены позади основного шасси, например, в хвостовой части, в случае выхода из строя покрышки имеется высокая вероятность удара отбрасываемых от покрышки обломков о двигатели, что может вызвать выход двигателя из строя. Это называется каскадным выходом из строя. В этих условиях эффективность торможения воздушного судна снижена вследствие снижения эффективности колесных тормозов. Это повышает риск, связанный с осуществлением экстренно прерванного взлета в воздушном судне с расположенными сзади двигателями. Таким образом, было бы выгодно снизить вероятность повреждения двигателя в результате удара о двигатель обломков, приводимых в движение покрышкой.
При этом отмечаем, что из уровня техники (документы US 4,681,285 А и US 2007/095977 А1) известна предохранительная решетка для двигателя, предназначенная для предотвращения ударов обломков, приводимых в движение покрышкой, о двигатель воздушного судна, содержащая предохранительную заслонку, присоединенную с возможностью поворота к основному шасси воздушного судна, содержащему по меньшей мере один узел колеса с покрышкой, при этом предохранительная заслонка выполнена с возможностью перемещения между первой позицией и второй позицией, причем в первой позиции предохранительная заслонка проходит по ширине узла колеса с покрышкой с тем, чтобы пересекать возможные траектории обломков, приводимых в движение покрышкой, между узлом колеса с покрышкой и двигателем воздушного судна.
Раскрытие изобретения
Согласно первому аспекту настоящего изобретения предлагается предохранительная решетка для двигателя для предотвращения удара обломков, приводимых в движение покрышкой, о двигатель воздушного судна, содержащая предохранительную заслонку, с возможностью поворота присоединенную к основному шасси воздушного судна, содержащему по меньшей мере один узел колеса с покрышкой, имеющий осевую линию, и выполненную с возможностью перемещения между первой позицией, в которой она расположена в целом ниже осевой линии, и второй позицией, предназначенной для предотвращения ударов предохранительной заслонки о взлетно-посадочную полосу во время взлета и приземления воздушного судна, причем в первой позиции предохранительная заслонка проходит вдоль ширины узла колеса с покрышкой с тем, чтобы пересекать возможные траектории обломков, приводимых в движение покрышкой, между узлом колеса с покрышкой и двигателем воздушного судна.
Дополнительно предохранительная заслонка может включать кронштейн, с возможностью поворота присоединенный к основному шасси. Далее, предохранительная решетка для двигателя может также включать телескопический привод, присоединенный между кронштейном и основным шасси, причем перемещение телескопического привода между отведенной и выдвинутой позициями заставляет предохранительную заслонку перемещаться между указанными первой и второй позициями.
Дополнительно или альтернативно предохранительная решетка для двигателя может также включать упругий элемент, выполненный с возможностью смещения предохранительной заслонки из первой позиции.
Дополнительно или альтернативно предохранительная решетка для двигателя может также включать ударопоглощающие средства, выполненные таким образом, что они позволяют предохранительной решетке для двигателя смещаться от узла колеса с покрышкой при ударе куском обломка. Ударопоглощающие средства могут включать упругий элемент, присоединенный между предохранительной решеткой для двигателя и основным шасси. Альтернативно ударопоглощающие средства могут включать кронштейн, присоединяющий предохранительную заслонку к основному шасси, при этом кронштейн включает шарнирную секцию, упругосмещаемую для противодействия шарнирному перемещению.
Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения предлагается воздушное судно, имеющее по меньшей мере один двигатель, смонтированный в задней части фюзеляжа, и включающее раскрытую выше предохранительную решетку для двигателя.
Краткое описание чертежей
Варианты осуществления настоящего изобретения подробно описаны ниже лишь в качестве наглядного примера со ссылкой на прилагаемые фигуры, из которых:
фигура 1 схематично иллюстрирует виды спереди и сбоку воздушного судна с расположенным сзади двигателем, показывающие сектор траекторий обломков, в котором обломки ударяют двигатель,
фигура 2 - вид в перспективе основного шасси воздушного судна, оборудованного предохранительной решеткой для двигателя согласно варианту осуществления настоящего изобретения,
фигура 3 - схематичный вид сбоку основного шасси и предохранительной решетки для двигателя, показанных на фигуре 2,
фигура 4 - еще одна схематичная иллюстрация части основного шасси и предохранительной решетки для двигателя согласно варианту осуществления настоящего изобретения с предохранительной решеткой для двигателя в развернутой позиции,
фигура 5 - соответствующая схематичная иллюстрация части основного шасси и предохранительной решетки для двигателя, показанных на фигуре 4, с предохранительной решеткой для двигателя в отведенной позиции,
фигура 6 схематично иллюстрирует еще один вариант осуществления предохранительной решетки для двигателя согласно настоящему изобретению, и
фигура 7 схематично иллюстрирует конус траекторий для покрышки воздушного судна, который должен быть защищен вариантами осуществления настоящего изобретения.
Осуществление изобретения
Фигура 1 показывает местные схематичные виды сбоку и спереди воздушного судна 1, имеющего смонтированные сзади двигатели 3. Также показаны ограниченные сплошными линями 4 секторы возможных траекторий для обломков, исходящих от одного из колес основного шасси воздушного судна 1, в которых обломки ударяют один из двигателей 3. Предохранительная решетка для двигателя согласно вариантам осуществления настоящего изобретения должна предотвращать удары о двигатели обломков с траекториями внутри этого сектора.
Фигура 2 показывает схематичное представление основного шасси 10 воздушного судна, имеющего узлы 12 сдвоенных колес с покрышками, с предохранительной решеткой 14 для двигателя согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Предохранительная решетка 14 для двигателя включает кронштейн 16, который является довольно длинным и с возможностью поворота присоединен одним концом к нижней части стойки 18 основного шасси. Кронштейн 16 имеет такие размеры, чтобы проходить от стойки основного шасси между двумя узлами 12 колес с покрышками и проходить за наружную периферию, т.е. контактирующую с землей поверхность, покрышек. Предохранительная решетка 14 для двигателя также включает предохранительную заслонку 20. Предохранительная заслонка 20 присоединена к концу кронштейна 16, проходящему за периферию покрышек 12, и представляет собой довольно длинный элемент, который проходит вдоль ширины обоих узлов 12 сдвоенных колес с покрышками. Предохранительная заслонка 20 и кронштейн 16 предпочтительно образуют Т-образный элемент.
Для обеспечения полной защиты двигателя воздушного судна от любых обломков, приводимых в движение покрышкой, предохранительная заслонка 20 должна предпочтительно проходить как поперечно, так и продольно по отношению к покрышке 12, полностью перекрывая «конус траекторий», в котором не имеющий препятствий кусок обломков, исходящий от узла 12 колеса с покрышкой, ударяет двигатель воздушного судна. На фигуре 7 пунктирные линии 4, 4' показывают продольное распространение «конуса траекторий» от узла 12 колеса с покрышкой. Показано возможное расположение предохранительной заслонки 20, полностью перекрывающее этот конус. Таким образом, из фигуры 7 понятно, что размеры предохранительной заслонки 20 будут варьироваться в зависимости от удаленности предохранительной заслонки 20 от узла колеса с покрышкой, что главным образом определяется длиной кронштейна 16, а также от угла между границами конуса траекторий, т.е. угла между пунктирными линиями 4 и 4', который определяется размером двигателей воздушного судна, а также их расположением и удаленностью по отношению к узлу 12 колеса с покрышкой.
Предохранительная решетка 14 для двигателя, и в частности, предохранительная заслонка 20, должна предпочтительно быть спроектирована таким образом, чтобы выдерживать удары обломков покрышки различных размеров, типичных для таких выходов из строя покрышки шасси, как «разрушение протектора», «разрыв покрышки» и «отрыв протектора». Предохранительная решетка для двигателя также должна быть способна выдерживать большое число ударов обломками без отделения от воздушного судна или сильной деформации, поскольку при выходе из строя покрышки не только является вероятным образование большого числа кусков обломков, но также является вполне обычным, что выход из строя одной покрышки шасси воздушного судна вызывает выход из строя соседних покрышек внутри шасси, обусловленный либо непосредственно ударами обломков от выхода из строя первой покрышки, либо увеличением нагрузки, прикладываемой к оставшимся покрышкам в результате выхода из строя одной из покрышек. Точная форма и конфигурация предохранительной заслонки 20, таким образом, не являются фиксированными и могут варьироваться в зависимости от конкретных выбираемых конструкторских решений, а также материалов, выбираемых для изготовления предохранительной решетки.
Снова обратимся к фигуре 2 и фигуре 7. Необходимо отметить, что предохранительная заслонка 20 расположена в целом значительно ниже осевой линии узла 12 колеса с покрышкой. Это является целесообразным, поскольку предохранительная заслонка помещена в наименьшую часть «конуса траекторий», что сводит к минимуму размер и вес предохранительной заслонки и всей предохранительной решетки для двигателя. В результате в этой позиции предохранительная решетка для двигателя, и в частности, предохранительная заслонка 20, весьма вероятно, будет ударяться о взлетно-посадочную полосу, когда воздушное судно наклоняется во время взлета или приземления. Кроме того, некоторые механизмы наземной транспортировки, используемые для физического маневрирования воздушным судном, когда оно находится на взлетно-посадочной полосе, такие как тягачи, присоединяются к основному шасси и всему колесному узлу в области, которую занимает предохранительная заслонка 20 для двигателя. Поэтому в вариантах осуществления настоящего изобретения предохранительная решетка 14 для двигателя выполнена с возможностью двустороннего перемещения между первой, рабочей, позицией, которая показана на фигуре 2 и фигуре 7, и второй, сложенной, позицией, которая показана на фигуре 3. Как можно увидеть из фигуры 3, в сложенной позиции предохранительная решетка для двигателя смещена на некоторый угол от развернутой позиции к стойке основного шасси. Это обеспечивает возможность осуществления наземных транспортировочных операций и предотвращает удары предохранительной решетки для двигателя о взлетно-посадочную полосу во время взлета и приземления.
Для перемещения предохранительной решетки для двигателя между развернутой и сложенной позициями предусмотрен привод, поворачивающий предохранительную решетку для двигателя вокруг точки, в которой она присоединена к стойке 18 основного шасси. Фигура 4 схематично иллюстрирует возможную конструкцию привода согласно варианту осуществления настоящего изобретения, причем предохранительная решетка для двигателя показана в развернутой позиции. Как видно из фигуры 4, кронштейн 16 предохранительной решетки для двигателя смонтирован на нижней части стойки 18 основного шасси при помощи шарнира 22, как описано выше со ссылкой на фигуру 2. Узлы 12 колес и покрышек, показанные на фигурах 2 и 3, не изображены на фигуре 4 из соображений наглядности. Шарнир 22 может представлять собой тот же самый шарнир, к которому присоединено ведомое звено 24 опускающих систем. Функция и конструкция ведомого звена должны быть известны специалисту в данной области и не входят в объем настоящей заявки. На кронштейне 16 имеется второй шарнир 26, продольно смещенный от первого шарнира 22. Один конец телескопического привода 28 с возможностью поворота присоединен ко второму шарниру 26, в то время как противоположный конец привода 28 с возможностью поворота присоединен к еще одному шарниру на стойке основного шасси. Специалист в данной области без труда предложит подходящие для этого применения телескопические приводы, например, гидравлический поршень. На фигуре 4 телескопический привод 28 выдвинут минимально, в результате чего кронштейн 16 предохранительной решетки для двигателя отведен вниз в развернутую позицию относительно верхних секций стойки 18 основного шасси и ведомого звена 24 опускающих систем. Фигура 5 схематично иллюстрирует предохранительную решетку для двигателя и основное шасси, такие же, что и на фигуре 4, но с предохранительной решеткой для двигателя в сложенной позиции. Это обеспечивается переводом телескопического привода 28 в выдвинутую позицию, так что он толкает нижний шарнир 26 кронштейна 16 от нижней части стойки основного шасси, так что кронштейн 16, а следовательно, и вся предохранительная решетка для двигателя, поворачивается вверх вокруг первого шарнира 22 в сложенную позицию. Специалисту в данной области понятно, что в других вариантах осуществления могут быть использованы другие приводные механизмы. Например, может быть применен поворотный привод, выполненный таким образом, чтобы поворачивать предохранительную решетку для двигателя вокруг шарнира на стойке шасси или оси колеса.
В конкретном варианте осуществления, показанном на фигурах 4 и 5, имеется возвратная пружина/несколько возвратных пружин/второй привод 30 между третьим шарниром 32 на кронштейне 16 предохранительной решетки, причем третий шарнир 32 тоже продольно смещен от главного шарнира 22 кронштейна, и еще одной точкой крепления на стойке 18 основного шасси.
Когда предохранительная решетка для двигателя находится в развернутой позиции, как показано на фигуре 4, возвратная пружина 30 находится в растянутом состоянии. Пружина 30 имеет такие размеры, что в случае выхода из строя телескопического привода 28 пружина 30 обеспечивает достаточное усилие сжатия для отведения кронштейна 16 и предохранительной решетки для двигателя в сложенную позицию, как изображено на фигуре 5. Пружина 30 также предназначена для содействия телескопическому приводу 28 при исправной работе, за счет чего привод может быть меньше, а следовательно, легче, чем при отсутствии пружины. Помимо содействия приводу 28, функцией пружины является создание отказоустойчивого предохранительного механизма, гарантирующего, что любая неисправность в приводном механизме предохранительной решетки для двигателя заставит предохранительную решетку для двигателя вернуться в сложенную позицию.
В альтернативных вариантах осуществления функция возвратной пружины может быть реализована с помощью нескольких пружин или с помощью второго привода, который активируется в случае выхода из строя первого привода 28. Несмотря на то, что подобное предохранительное средство требуется соответствующими стандартами и органами, отвечающими за безопасность, очевидно, что варианты осуществления настоящего изобретения могут быть воплощены и без обеспечивающей безопасность пружины 30 или ее эквивалента, если это необходимо и допустимо.
Фигура 6 схематично иллюстрирует еще один вариант осуществления настоящего изобретения. Предохранительная решетка для двигателя в этом случае тоже включает предохранительную заслонку 120, выполненную таким образом, чтобы пересекать возможные траектории обломков, исходящие от узла 112 колеса с покрышкой воздушного судна, при этом предохранительная заслонка 120 присоединена к одному концу кронштейна 116, а другой конец кронштейна с возможностью поворота присоединен к стойке 118 основного шасси. Однако в варианте осуществления, показанном на фигуре 6, кронштейн 116 прикреплен к стойке 118 основного шасси в верхней части этой стойки, так что кронштейн 116 имеет бóльшую длину, чем в первом варианте осуществления, показанном на фигурах 2-5. Телескопический привод 128 с возможностью поворота присоединен одним концом к нижней секции стойки 118 основного шасси, а другим концом - к точке на кронштейне 116 между двумя концами этого кронштейна.
В вариантах осуществления настоящего изобретения работа телескопического привода по перемещению предохранительной решетки для двигателя между развернутой и сложенной позициями контролируется специальной системой управления предохранительной решеткой для двигателя, конструкция и воплощение которой не входят в объем настоящей заявки. Однако подразумевается, что управление предохранительной решеткой для двигателя может включать сочетание автоматических и ручных режимов управления. Например, возможно, чтобы использовалась автоматическая развертывающая система в сочетании с подходящими датчиками для автоматического перемещения предохранительной решетки для двигателя из развернутой позиции в сложенную позицию непосредственно перед наклоном или во время наклона воздушного судна при взлете, с тем чтобы избежать удара предохранительной заслонки предохранительной решетки для двигателя о взлетно-посадочную полосу, когда воздушное судно наклоняется. Подобным образом, такая система будет выполнять развертывание предохранительной решетки для двигателя из сложенной позиции в развернутую позицию сразу после касания воздушным судном взлетно-посадочной полосы во время приземления. Автоматическая система может также автоматически отводить предохранительную решетку для двигателя в сложенную позицию, когда воздушное судно выполняет выруливание или является неподвижным, с тем чтобы обеспечить возможность наземной транспортировки воздушного судна. Альтернативно или дополнительно может быть предусмотрен механизм, позволяющий перемещать предохранительную решетку для двигателя в сложенную позицию вручную персоналом, осуществляющим наземную транспортировку. Это может быть обеспечено, например, путем введения переключателя на ручное управление, установленного либо на основное шасси, либо в непосредственной близости от него в зоне досягаемости для человека, стоящего на взлетно-посадочной полосе рядом с воздушным судном.
Дополнительный признак, который может быть включен в некоторые варианты осуществления настоящего изобретения, - это ударопоглощающий механизм, обеспечивающий перемещение предохранительной решетки для двигателя относительно ее монтажных точек либо в ответ на непреднамеренное вхождение в контакт с землей, например, во время наклона воздушного судна при взлете или приземлении, либо для поглощения ударных сил, генерируемых, когда предохранительная решетка для двигателя испытывает удар обломков, приводимых в движение покрышкой. Эта ударопоглощающая функция может, например, быть включена в работу телескопического привода 28, 128 в варианте осуществления, показанном на фигурах 2-5 и фигуре 6, например, путем установки ударопоглощающей пружины поверх корпуса привода и отделения привода от источника энергии, приводящего его в движение, так чтобы при этом имелась возможность по меньшей мере минимального телескопического перемещения. Например, это может быть обеспечено сбросом давления в гидравлическом контуре (в случае, когда привод приводится в действие гидравлически), так чтобы гидравлическая текучая среда действовала в качестве амортизирующей текучей среды. Альтернативно, например, ударопоглощающая функция может быть обеспечена включением некоторого шарнирного звена в кронштейн 16, 116 предохранительной решетки для двигателя и некоторого упругого смещающего элемента, такого как пружина кручения или пружина изгиба, позволяющего кронштейну поворачиваться вокруг центрального шарнира лишь под действием силы, которая выше некоторой определенной величины, причем эта сила соответствует силе, ожидаемой на предохранительной решетке, когда она ударяется о землю или испытывает удар летящих обломков. В еще одном альтернативном варианте осуществления весь кронштейн предохранительной решетки для двигателя может быть изготовлен из полугибкого материала или сконструирован таким образом, чтобы обеспечивать необходимую степень изгиба.
Во всех вариантах осуществления настоящего изобретения предусмотрена предохранительная решетка для двигателя, которая, когда она развернута, по существу блокирует траекторию любого летящего обломка, исходящего от колес и покрышек воздушного судна; которая при этом может перемещаться между развернутой и сложенной позициями для того, чтобы избежать контакта с землей во время наклона воздушного судна при приземлении и взлете, а также для того, чтобы не препятствовать операциям наземной транспортировки, и которая складывается, когда основное шасси убрано внутрь ниши для шасси в воздушном судне при полете воздушного судна.