СИСТЕМА НИЖНЕГО КРЕПЛЕНИЯ ДЛЯ ПРИВОДА УПРАВЛЯЕМОГО ГОРИЗОНТАЛЬНОГО СТАБИЛИЗАТОРА
LOWER MOUNTING SYSTEM FOR DRIVE OF CONTROLLED HORIZONTAL STABILIZER

Изобретение относится к системе нижнего крепления для летного привода, такого как привод управляемого горизонтального стабилизатора (trimmable horizontal stabiliser actuator, THSA). В частности, оно относится к регулировкам в отношении листовой накладки для использования в THSA, который имеет основной путь передачи нагрузки и вспомогательный путь передачи нагрузки.
Широко известен летный привод, содержащий два пути передачи механической нагрузки, один основной и другой вспомогательный, при этом последний предназначен для восприятия нагрузки, когда основной путь неисправен. В типичном устройстве предшествующего уровня техники, как показано на фиг. 1, при работе на основном пути нагрузки, нагрузки передаются через полый шариковый или роликовый ходовой винт. Полый ходовой винт вмещает предохранительный стержень, также называемый предохранительной тягой или соединительной тягой, которая соединена с винтом с небольшим люфтом. При обычной работе винта, когда основной путь передачи нагрузки работает нормально, вспомогательный путь передачи нагрузки, образованный этой соединительной тягой, не несет нагрузки, поскольку не находится в контакте вследствие небольшого люфта. Однако в случае неисправности винта в основном пути передачи нагрузки, соединительная тяга выполняет предохранительную функцию и обеспечивает непрерывность передачи нагрузок приводом.
Как показано на фиг. 1, типичный известный привод управления полетом типа привода управляемого горизонтального стабилизатора (THSA) содержит основной путь передачи нагрузки с помощью полого винта 32, соединенного на верхнем конце с летательным аппаратом через систему 24 карданного шарнира, соединенную с первыми конструкционными элементами S1 летательного аппарата. Основной путь передачи нагрузки дополнительно содержит гайку 25 винтовой пары, смонтированную на винте 32, и гайка 25 винтовой пары соединена со стабилизатором 22 летательного аппарата, причем данное соединение выполнено, например, с помощью другой системы 26 карданного шарнира.
Как указано выше, вспомогательный путь передачи нагрузки выполнен посредством соединительной тяги 29, которая находится в винте 32. Соединительная тяга 29 оканчивается на своем верхнем конце охватываемым участком, в данном случае, принявшем форму сферической головки 27, которая смонтирована в охватывающем участке на крепежном элементе 28, в данном случае, принявшей форму полости 210. Крепежный элемент 28 соединен с конструкцией летательного аппарата посредством вспомогательных конструкционных элементов S2 летательного аппарата. Известная система также может содержать некоторые устройства для предотвращения перемещения гайки 25 винтовой пары относительно винта 32 и/или для фиксации стабилизатора 22 / карданного шарнира 26 на месте, когда основной путь передачи нагрузки неисправен. Таким образом, нижнее крепление, частью которого является гайка 25 винтовой пары, может также содержать элементы вспомогательного пути передачи нагрузки, используемого при неисправности основного пути передачи нагрузки.
В примере известного верхнего крепления, показанного на фиг. 1, будет понятно, что при неисправности винта 32 нагрузка может передаваться с помощью вспомогательного пути передачи нагрузки, поскольку перемещение сферической головки 27 ограничено верхними и нижними заплечиками полости 210. Следовательно, стабилизатор 22 может либо надежно удерживаться в одном положении (в случае, когда нижнее крепление зафиксировано на месте), либо, в некоторых устройствах предшествующего уровня техники может допускаться продолжение им обычного перемещения, если соединительная тяга 29 будет соединена с винтом 32 таким образом, чтобы обеспечивать непрерывное вращение винта 32, даже после возникновения неисправности, предотвращая перенос на него осевых нагрузок.
Одно из возможных устройств основного и вспомогательного путей передачи нагрузки в THSA показано на фиг. 2. Горизонтальный стабилизатор 22 соединен посредством рычагов и втулок стабилизатора с гайкой 25 винтовой пары, которая соединяет его с винтом 23. В данном случае гайка 25 винтовой пары содержит узел шарнирной подвески с основными цапфами шарнирной подвески и кольцом шарнирной подвески, соединенным с основными цапфами шариковой гайки и корпусом шариковой гайки, который соединен посредством шариков с ходовым винтом винта 23. Гайка 25 ходовой пары образует нижнее крепление привода в основном пути передачи нагрузки. На верхнем конце привода система соединения, такая как система 24 карданного шарнира обычно не будет содержать никаких элементов поддержки наряду с шарнирной подвеской основного пути передачи нагрузки, которая соединена с конструкцией летательного аппарата. Во время нормального использования, без какой-либо неисправности, нагрузка для привода переносится через основной путь.
В случае неисправности основного пути нагрузка переносится на вспомогательный путь. В данном примере при нижнем креплении горизонтальный стабилизатор 22 соединен посредством рычагов и втулок стабилизатора с нижним креплением 35 вспомогательного пути передачи нагрузки, содержащим предохранительные пластины и передающие пластины, соединенные через вспомогательные цапфы гайки и вспомогательный корпус гайки с вспомогательной резьбой гайки, которая соединена с резьбой винта 23 при включении вспомогательного пути передачи нагрузки. Как правило, вспомогательная резьба гайки должна быть выполнена с возможностью блокировки с резьбой винта 23, что предотвращает перемещение горизонтального стабилизатора 22, когда включен вспомогательный путь передачи нагрузки. От нижнего крепления 35 нагрузка во вспомогательном пути передачи нагрузки передается через винт 23 по трубке/стержню 29 соединительной тяги через охватываемый конец стержня соединительной тяги, который в данном примере представляет собой сферу 27 соединительной тяги, и к верхнему креплению 20 вспомогательного пути передачи нагрузки.
Примеры основного и вспомогательного путей передачи нагрузки показаны на фиг. 3A и 3B. Основной путь передачи нагрузки показан на фиг. 3A, тогда как вспомогательный путь передачи нагрузки показан на фиг. 3B, при этом очевиден обход, выполненный по вспомогательному пути передачи нагрузки через нижнее крепление.
Как правило, нижнее крепление содержит листовую накладку, которая, когда основной путь передачи нагрузки работает нормально, поддерживает вспомогательный путь передачи нагрузки в ненагруженном состоянии. Это выполняется благодаря сохранению зазора между предохранительными пластинами и рычагами и втулками стабилизатора. В случае неисправности основного пути передачи нагрузки листовая накладка разрушается и обеспечивает нагружение вспомогательного пути передачи нагрузки. Конкретно, разрушение листовой накладки приводит к образованию зазора между замыканием предохранительной пластины и втулки, и затем предохранительная пластина передает нагрузку к втулкам и рычагам стабилизатора. Таким образом, листовая накладка представляет собой сложный компонент.
Кроме того, THSA, как правило, оборудованы устройством обнаружения для обнаружения неисправности основного пути передачи нагрузки и нагружения вспомогательного пути передачи нагрузки. Листовая накладка не должна мешать работе устройства обнаружения. В альтернативном варианте проверка листовой накладки может обеспечить информацию о неисправности основного пути передачи нагрузки, например, если он разрушен.
Следовательно, изготовление листовой накладки может обходиться дорого, и правильная установка в нижнем креплении может быть трудоемкой. Как правило, выпускают листовые накладки различных размеров, и лучший из них выбирают для сохранения заданного зазора.
В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения выполнена система нижнего крепления для привода управляемого горизонтального стабилизатора, содержащая: шариковую гайку, установленную на ходовом винте привода и образующую часть основного пути передачи нагрузки системы нижнего крепления; цапфу, соединенную с шариковой гайкой, и образующую часть основного пути передачи нагрузки системы нижнего крепления; предохранительную пластину, расположенную по периметру цапфы и образующую часть вспомогательного пути передачи нагрузки; вспомогательную соединительную деталь, соединенную с предохранительной пластиной и образующую часть вспомогательного пути передачи нагрузки; листовую накладку, прикрепленную к первой точке крепления вспомогательной соединительной детали и второй точке крепления на шариковой гайке; и механизм регулировки, предусмотренный в листовой накладке, для регулирования размера и/или положения листовой накладки с целью ее регулировки, чтобы подходить для расстоянию между первой и второй точками крепления.
Таким образом, листовая накладка задает промежуток между первой и второй точками крепления и, следовательно, между шариковой гайкой и вспомогательной соединительной деталью. В случае возникновения неисправности основного пути передачи нагрузки, расстояние между шариковой гайкой и вспомогательной соединительной деталью будет изменяться, так что вспомогательный путь передачи нагрузки становится нагруженным. Затем изменение расстояния может воздействовать на листовую накладку, например, разрушая ее, и, таким образом, свидетельствуя о неисправности основного пути передачи нагрузки.
Механизм регулировки может быть частью листовой накладки, или может быть выполнен в дополнение к ней. Листовая накладка может быть непосредственно прикреплена, в первую очередь, либо к шариковой гайке, либо к вспомогательной соединительной детали, и соединена с другой шариковой гайкой или вспомогательной соединительной деталью на механизме регулировки или через него. Для соединения листовой накладки с шариковой гайкой и/или вспомогательной соединительной деталью могут быть использованы любые подходящие средства крепления.
Механизм регулировки может содержать: соединительный участок для соединения с пластинчатым участком листовой накладки; и винт, закрепленный в шариковой гайке во второй точке крепления и выполненный для регулирования положения соединительного участка, чтобы регулировать размер или положение листовой накладки.
Механизм регулировки может содержать: соединительный участок для соединения с пластинчатым участком листовой накладки; и винт, прикрепленный к вспомогательной соединительной детали в первой точке крепления и выполненный с возможностью регулирования положения соединительного участка, чтобы регулировать размер или положение листовой накладки.
Таким образом, листовая накладка может содержать пластинчатый участок, например, монолитную пластину, соединительный участок, закрепленный на ней, и винтовой участок для регулирования положения соединительного участка относительно компонента, на котором закреплен винт. Тогда при регулировке винта может перемещаться соединительный участок, который затем может перемещать пластинчатый участок. Соединительный участок может быть регулируемым таким образом, чтобы регулировать положение соединения с пластинчатым участком и, следовательно, перемещение винта может быть компенсировано перемещением соединения соединительного участка, и размер листовой накладки может быть регулируемым. Следовательно, винт может быть использован для регулирования размера и положения листовой накладки.
Механизм регулировки может содержать блокировочный механизм для предотвращения изменений размера или положения листовой накладки после регулировки листовой накладки, чтобы подходить для промежутка между первой и второй точками крепления.
Таким образом, после того как листовая накладка отрегулирована для выбора расстояния между первой и второй точками крепления, она может быть зафиксирована так, чтобы не изменяться во время использования THSA, тем самым обеспечивая, чтобы никакое изменение расстояния между первой и второй точками крепления не компенсировалось путем повторной регулировки листовой накладки. Вместо этого листовая накладка может разрушаться и, следовательно, свидетельствовать о неисправности основного пути передачи нагрузки. Блокировочный механизм может представлять собой запорный элемент, выполненный для предотвращения вращения винта в его оправке и, тем самым, для предотвращения регулировки листовой накладки.
Листовая накладка может быть выполнена так, чтобы разрушаться в случае неисправности основного пути передачи нагрузки. Следовательно, неисправность основного пути передачи нагрузки будет обнаруживаться с помощью разрушенной листовой накладки. Пластинчатый участок листовой накладки может быть выполнен с возможностью разрушения в случае неисправности основного пути передачи нагрузки. Система нижнего крепления может содержать срезной штифт или плавкий штифт, соединенный с листовой накладкой и выполненный так, чтобы разрушаться в случае неисправности основного пути передачи нагрузки. Могут быть использованы другие хрупкие или податливые компоненты, так чтобы неисправность основного пути передачи нагрузки оказывала заметное влияние на листовую накладку.
Система нижнего крепления может содержать вспомогательную цапфу, образующую часть вспомогательного пути передачи нагрузки и выполненную с возможностью поджимания к вспомогательной соединительной детали в случае неисправности основного пути передачи нагрузки. Вспомогательная соединительная деталь может быть расположена по периметру вспомогательной цапфы и может содержать отверстие для этой цели. Когда вспомогательная цапфа поджимается к вспомогательной соединительной детали, это может приводить к перемещению вспомогательной соединительной детали относительно шариковой гайки, тем самым, к разрушению или деформированию, например, листовой накладки. Нагрузка с цапфы может передаваться через вспомогательную соединительную деталь к предохранительной пластине и цапфе.
Изобретение дополнительно предусматривает привод управляемого горизонтального стабилизатора, содержащий систему нижнего крепления, описанную со ссылкой на первый аспект.
В соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения предусмотрен способ установки листовой накладки системы нижнего крепления для привода управляемого горизонтального стабилизатора, описанного со ссылкой на первый аспект, включающий в себя: соединение листовой накладки с шариковой гайкой во второй точке крепления или к вспомогательной соединительной детали в первой точке крепления; и регулирование механизма регулировки для регулирования размера или положения листовой накладки с целью ее регулировки, чтобы подходить для расстояния между первой и второй точками крепления.
Способ может дополнительно включать в себя блокирование механизма регулировки для предотвращения дальнейшей регулировки листовой накладки, после того как она подобрана по расстоянию между первой и второй точками крепления.
Пример варианта реализации изобретения далее будет описан только в качестве примера и со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
На фиг. 1 показан привод управляемого горизонтального стабилизатора, выполненный для обеспечения управления поверхностью управления полетом;
На фиг. 2 показаны схемы основного и вспомогательного путей передачи нагрузки;
На фиг. 3A показан основной путь передачи нагрузки через THSA;
На фиг. 3B показан вспомогательный путь передачи нагрузки через THSA по фиг. 3A;
На фиг. 4 показан вид в перспективе системы нижнего крепления для THSA;
На фиг. 5 показан вид сбоку системы нижнего крепления по фиг. 4;
На фиг. 6 показан другой вид сбоку системы нижнего крепления по фиг. 4;
На фиг. 7 показан поперечный разрез по линии A-A по фиг. 6;
На фиг. 8 показан поперечный разрез по линии B-B по фиг. 6;
На фиг. 9 показан поперечный разрез по линии C-C по фиг. 6;
На фиг. 10 показан вид сбоку системы нижнего крепления для THSA;
и
На фиг. 11 показан поперечный разрез системы нижнего крепления по фиг. 10;
На фиг. 4 показана система 25 нижнего крепления для THSA, содержащая шариковую гайку 101 с цапфой 102, предохранительную пластину 150, вспомогательную соединительную деталь 140, и листовую накладку 120. Листовая накладка 120 содержит винтовую оправку 121, соединительный участок 122, и пластинчатый участок 123. Во время использования кронштейн поверхности (не показано) смонтирован с возможностью поворота на цапфе 102, так что перемещение системы 25 нижнего крепления вдоль ходового винта (не показано) управляет положением кронштейна поверхности и поверхностью управления полетом, соединенной с ним.
В процессе нормальной работы основной путь передачи нагрузки проходит через шариковую гайку 101 и цапфу 102. В случае неисправности основного пути передачи нагрузки вспомогательная цапфа (не показано), расположенная в отверстии 142 вспомогательной соединительной детали 140, поджимается к вспомогательной соединительной детали и передает нагрузку через вспомогательную соединительную деталь 140 к предохранительной пластине 150 и соединенному с ней кронштейну поверхности. При возникновении неисправности основного пути передачи нагрузки вспомогательная соединительная деталь 140 перемещается посредством вспомогательной цапфы (не показано), что приводит к разрушению листовой накладки 120. Конкретнее, плавкий штифт 124, соединяющий пластинчатый участок 123 с соединительным участком 122, выполнен с возможностью разрушения в случае неисправности основного пути передачи нагрузки, тем самым разъединяя пластинчатый участок 123 и соединительный участок 122.
Листовая накладка 120 прикреплена к вспомогательной соединительной детали 140 в первой точке 144 крепления и к шариковой гайке 101 во второй точке 104 крепления. Листовая накладка 120 прикреплена к шариковой гайке 101 посредством винтовой оправки 121, вмещающей винт 125. Соединительный участок 122 соединен с винтовой оправкой 121 посредством винта 125, так что регулирование винта 125 приводит к перемещению соединительного участка 122 относительно винтовой оправки 121.
Соединительный участок 122 соединен с пластинчатым участком 123 листовой накладки 120, так что пластинчатый участок 123 выполнен с возможностью перемещения за счет регулировки винта 125. Таким образом, после того как листовая накладка 120 прикреплена к шариковой гайке 101 во второй точке 104 крепления посредством винтовой оправки 121, винт 125 может быть отрегулирован для выравнивания пластинчатого участка 123 с первой точкой 144 крепления, и пластинчатый участок затем может быть соединен со вспомогательной соединительной деталью 140, например, болтами.
Пластинчатый участок 123 также может быть соединен в первую очередь со вспомогательным соединением 140, тогда как соединительный участок 122 соединен с шариковой гайкой 101 посредством винтовой оправки 121. Винт 125 затем может быть отрегулирован для выравнивания соединительного участка 122 и пластинчатым участком 123, так что они могут быть соединены друг с другом, например, посредством плавкого штифта 124.
Таким образом, листовая накладка 120 подходит по расстоянию между первой и второй точками 144, 104 крепления и задает расстояние между шариковой гайкой 101 и вспомогательной соединительной деталью 140. После возникновения неисправности основного пути передачи нагрузки вспомогательная соединительная деталь 140 перемещается посредством вспомогательной цапфы (не показано), поджимая ее к отверстию 142, таким образом, приводя к разрушению пластинчатого участка 123 листовой накладки 120. На фиг. 5 показано такое же устройство, как изображенное на фиг. 4, но с другой точки зрения. Система 25 нижнего крепления содержит две листовые накладки 120, по одной на каждой из сторон шариковой гайки 101. Обе листовые накладки 120 работают в режиме, описанном выше.
На фиг. 6 показана винтовая оправка 121, винт 125 и соединительный участок 122 листовой накладки 120. Эти детали используют для фиксации относительного положения между основным путем передачи нагрузки и вспомогательным путем передачи нагрузки. Вспомогательная соединительная деталь 140 и предохранительная пластина 150 являются деталями вспомогательного пути передачи нагрузки.
На фиг. 7 показана винтовая оправка 121, которая крепит винт 125 к шариковой гайке 101. Устройства 126 и 127 фиксации размера и положения фиксируют размер и/положение листовой накладки 120 в первом направлении. Устройство 128 фиксации размера и положения фиксирует размер и/положение листовой накладки 120 во втором направлении. Блокировочный механизм 129 блокирует устройство 128 фиксации размера и положения в заданном положении. Соединительное устройство 122 обеспечивает регулировку за счет изменения размера и/или положения листовой накладки 120 посредством резьбы, например, при взаимодействии с винтом 125 в винтовой оправке 121. При нормальном использовании шариковая гайка 101 образует часть основного пути передачи нагрузки совместно с компонентом 111 основного пути передачи нагрузки.
На фиг. 8 показан поперечный разрез по линии B-B по фиг. 6. Пластинчатый участок 123 соединен с соединительным участком 122 посредством плавкого штифта 124, который разъединяет две детали листовой накладки 120 при возникновении неисправности основного пути передачи нагрузки.
На фиг. 9 показан поперечный разрез по линии C-C по фиг. 6. Фиксатор 145 фиксирует листовую накладку 120 на вспомогательной соединительной детали 140. Блокировочный механизм 146 блокирует фиксатор 145 в заданном положении. Механизм 143 регулировки регулирует размер и/или положение листовой накладки 120 посредством механизма 147 регулировки и вспомогательной соединительной детали 140.
На фиг. 10 показан другой вид системы 25 нижнего крепления, а на фиг. 11 показан поперечный разрез по фиг. 10. Листовая накладка 120 присоединена между шариковой гайкой 101 и вспомогательной соединительной деталью 140 с возможностью регулирования размера и/или положения.