УСТРОЙСТВО ПЕРЕВОДА В РАБОЧЕЕ ПОЛОЖЕНИЕ ВЕТРОДВИГАТЕЛЯ САМОЛЕТА
DEVICE TO SET AIRCRAFT WINDMILL UP TO WORKING POSITION

Техническое решение относится к авиационной технике, в частности к оборудованию летательных аппаратов, и может быть использовано в конструкциях устройств выпуска аварийных энергетических установок пассажирских самолетов.
Известно устройство выпуска аварийной энергетической установки, описанное в заявке на изобретение РФ №95111053 (МПК B64D 41/00, опубл. 10.06.1997 г.).
Известное устройство содержит корпус с серьгой подвески, замок убранного положения, силовой привод (в терминологии патента - пружинный цилиндр) и двузвенник. При этом одна качалка двузвенника установлена на каркасе, а другая связана с корпусом.
Известное устройство способно производить перемещение аварийной энергетической установки с максимальной скоростью в начале движения после открытия замка убранного положения и максимальным торможением непосредственно перед фиксацией в выпущенном положении.
Недостатком указанного решения является возможность перемещения только аварийной энергетической установки. При этом при размещении аварийной энергетической установки в отсеке летательного аппарата необходимо наличие дополнительных механических устройств для открытия створок люка отсека, что связано с повышением массы всего устройства.
За ближайший аналог может быть принято техническое решение по патенту РФ на изобретение №2396186 «Устройство для выпуска аварийной энергетической установки летательного аппарата» (МПК B64D 47/00, опубл. 10.08.2010 г., заявка №2009106661 25.02.2009 г.).
Указанное в патенте устройство размещено в отсеке фюзеляжа самолета, снабженного силовыми элементами (в терминологии патента -каркасом) и люком с крышками (створками). Оно размещено в хвостовой части фюзеляжа вблизи плоскости симметрии самолета.
Устройство для выпуска аварийной энергетической установки ветродвигателя содержит корпус механизма, поступательный привод для открытия замка убранного положения, двухзвенник механизма, образующий кинематический замок фиксации ветродвигателя в выпущенном положении, тяги механизма (тяги привода створки), силовой привод выпуска ветродвигателя.
Ветродвигатель снабжен корпусом, на котором жестко закреплена одним концом штанга. Вторым концом штанга ветродвигателя закреплена в верхней части на поперечном силовом элементе фюзеляжа, причем опорная часть силового привода выпуска ветродвигателя шарнирно закреплена в нижней части на корпусе механизма, а его исполнительная часть шарнирно соединена с двухзвенником механизма.
При этом корпус механизма закреплен с помощью кронштейнов на силовых элементах в отсеке фюзеляжа самолета.
На корпусе механизма шарнирно закреплены связанные друг с другом механизм открытия крышки люка и механизм выпуска ветродвигателя.
Механизм открытия крышки люка снабжен шарнирно соединенными тремя тягами, верхней и нижней трехплечими качалками, серьгой, упором ограничения отклонения нижней трехплечей качалки, передней качалкой. Две из тяг механизма открытия крышки люка одними концами шарнирно связаны с крышкой люка, а другими концами через упомянутые качалки, третью тягу, серьгу - с упомянутым поступательным приводом.
Механизм выпуска ветродвигателя снабжен шарнирно соединенными двуплечей качалкой, тягой и бесконтактными выключателями с элементом воздействия.
Тяга механизма выпуска ветродвигателя одним концом шарнирно соединена с ветродвигателем, а другим концом через одно из плеч и элемент воздействия качалки - с упомянутым силовым приводом выпуска ветродвигателя, причем второе плечо качалки является элементом двухзвенника механизма.
Известное устройство для выпуска аварийной энергетической установки позволяет использовать его для гидросамолетов или самолетов-амфибий, требующих выпуска указанной установки вверх.
Недостатком указанного решения является то, что люк отсека содержит две створки, а открытие створок и выпуск аварийной энергетической установки производится от различных силовых приводов и механизмов. Кроме того, корпус механизма снабжен большим количеством конструктивных элементов. Наличие двух створок люка, силовых приводов и большое число элементов устройства усложняет конструкцию устройства, повышает ее массу и вероятность асинхронного выпуска аварийной энергетической установки и открытия створок люка, снижает надежность работы устройства. Кроме того, рассматриваемое решение требует размещения аварийной энергетической установки вблизи плоскости симметрии самолета и не допускает ее установки в стороне от указанной плоскости.
Техническая задача, решаемая предлагаемым техническим решением, заключается в разработке конструкции устройства перевода в рабочее положение ветродвигателя самолета, которая совмещает в себе функции выдвижения ветродвигателя и открытия крышки люка отсека и обеспечивает одновременное выполнение этих функций в сочетании с обеспечением возможности размещения ветродвигателя в отсеке, люк которого смещен от плоскости симметрии самолета.
Такое техническое решение устройства обеспечивает исключение установки отдельной конструкции для выполнения функции открытия крышки люка отсека, снижение трудоемкости работ в процессе сборки элементов конструкции во время производства и технического обслуживания самолета.
Техническим результатом заявляемого изобретения является возможность перемещения тяги открытия крышки люка в нескольких плоскостях, обеспечивающая исключение асинхронности в перемещении штанги ветродвигателя и крышки люка отсека в разных плоскостях в сочетании с упрощением конструкции, повышением надежности, снижением массы и обеспечения возможности перевода ветродвигателя в рабочее положение через люк, смещенный от плоскости симметрии самолета.
Технический результат от использования изобретения достигается следующим образом.
Известно устройство перевода в рабочее положение ветродвигателя самолета, которое размещено в отсеке фюзеляжа, снабженном обшивкой и силовыми элементами, люком с крышкой. Крышка люка отсека шарнирно закреплена на силовых элементах отсека.
В известном устройстве ветродвигатель снабжен корпусом, на котором жестко закреплена первым концом штанга. Кроме того, известное устройство перевода в рабочее положение ветродвигателя самолета содержит замок убранного положения ветродвигателя, силовой привод выпуска ветродвигателя и механизм открытия крышки люка.
В заявляемом решении новым является то, что устройство перевода в рабочее положение ветродвигателя самолета размещено в отсеке самолета, который снабжен поперечной и продольной стенками. Второй конец штанги шарнирно закреплен на поперечной стенке отсека в ее нижней части. Опорная часть силового привода шарнирно закреплена на поперечной стенке отсека в ее верхней части, а его исполнительная часть шарнирно соединена со вторым концом штанги ветродвигателя.
Кроме того, в заявляемом устройстве новым является то, что шарнирное соединение крышки люка с силовыми элементами отсека снабжено серпообразными кронштейнами. Основания серпообразных кронштейнов жестко соединены с крышкой люка, а их консоли шарнирно соединены с силовыми элементами отсека.
В соответствии с заявляемым решением механизм открытия крышки заявляемого устройства снабжен тягой, которая выполнена из размещенных соосно друг другу корпуса тяги и стержня. Корпус тяги и стержень соединены друг с другом с обеспечением возможности поворота друг относительно друга вокруг общей оси. Кроме того, в заявляемом устройстве механизм открытия крышки снабжен двумя цапфами, первые концы которых шарнирно соединены с концами указанной тяги. Второй конец одной из цапф шарнирно соединен со штангой вблизи ее второго конца, а второй конец другой из цапф шарнирно соединен с крышкой люка.
Использование этих признаков позволяет решить поставленную техническую задачу и получить указанный технический результат.
Кроме того, корпус ветродвигателя может быть снабжен фиксирующим стержневым элементом, размещенным на боковой поверхности корпуса. При этом замок убранного положения ветродвигателя может быть жестко закреплен на продольной стенке отсека и снабжен скобой, удерживающей фиксирующий стержневой элемент корпуса ветродвигателя в зафиксированном положении. Скобу целесообразно выполнить с возможностью поворота для освобождения стержневого элемента. Крепление замка убранного положения сбоку на продольной стенке отсека позволяет удерживать ветродвигатель внутри отсека, исключив воздействие воздушного потока, совместить точку расположения замка с осью фиксирующего стержневого элемента и зафиксировать ветродвигатель в отсеке в нерабочем состоянии. Снабжение замка убранного положения указанной скобой дает возможность зафиксировать ветродвигатель в убранном положении и при возникновении экстренной ситуации путем поворота скобы освободить фиксирующий стержневой элемент для выхода ветродвигателя из отсека в рабочее положение.
Наиболее предпочтительно корпус тяги механизма открытия крышки люка снабдить глухим отверстием, в которой жестко закрепить втулку и вставить во втулку упомянутый стержень, что обеспечивает возможность стержню выполнять осевой поворот во втулке, обеспечивая работу механизма открытия крышки люка синхронно с поворотом штанги ветродвигателя.
Кроме того, шарнирное соединение второго конца цапфы механизма открытия крышки со штангой может быть снабжено подшипником, втулка которого охватывает второй конец цапфы и закреплена в отверстии кронштейна, установленного на стороне штанги, обращенной к люку. Подшипник указанного шарнирного соединения позволяет цапфе выполнять осевой поворот во втулке подшипника и обеспечивать работу механизма открытия крышки люка в месте соединения цапфы со штангой.
Кроме того, шарнирное соединение второго конца цапфы механизма открытия крышки с крышкой люка может быть снабжено подшипником, втулка которого охватывает второй конец цапфы и закреплена в отверстии кронштейна, установленного на крышке люка вблизи одного из серпообразных кронштейнов. Снабжение подшипником указанного шарнирного соединения позволяет цапфе выполнять осевой поворот во втулке подшипника и обеспечивать работу механизма открытия крышки люка в месте соединения цапфы с крышкой люка.
Кроме того, шарнирное соединение первого конца каждой цапфы механизма открытия крышки с тягой может быть выполнено в виде соединения «ухо-вилка», причем элементом «ухо» снабжен конец тяги, а элементом «вилка» первый конец цапфы. Наличие соединений «ухо-вилка» дает возможность тяге выполнять поворот в плоскости, отличной от плоскости вращения выше указанных шарнирных соединений и обеспечивать работу механизма открытия крышки люка в местах соединения концов тяги с цапфами.
Предлагаемое техническое решение поясняется на следующих фигурах:
фиг.1 - конструкция устройства перевода в рабочее положение ветродвигателя самолета в убранном положении при виде спереди (обшивка отсека не показана);
фиг.2 - конструкция устройства перевода в рабочее положение ветродвигателя самолета в выпущенном положении при виде спереди (обшивка отсека не показана);
фиг.3 - конструкция устройства перевода в рабочее положение ветродвигателя самолета в убранном положении при виде с правой стороны (обшивка отсека не показана);
фиг.4 - конструкция устройства перевода в рабочее положение ветродвигателя самолета в выпущенном положении при виде с правой стороны (обшивка отсека не показана);
фиг.5 - конструкция устройства перевода в рабочее положение ветродвигателя самолета в выпущенном положении в изометрии при виде спереди (обшивка отсека не показана);
фиг.6 - конструкция механизма открытия крышки люка с кронштейном, закрепленным на штанге ветродвигателя и с кронштейном, закрепленным на крышке люка;
фиг.7 - конструкция тяги механизма открытия крышки люка в изометрии;
фиг.8 - сечение тяги механизма открытия крышки люка;
Устройство перевода в рабочее положение ветродвигателя 1 самолета предназначено для включения в работу ветродвигателя и обеспечения питанием электрическим током потребителей, особо необходимых для продолжения полета самолета в аварийной ситуации при отказе электрогенераторов и двигателей.
Заявляемое устройство выполнено для обеспечения синхронного открытия крышки отсека, в котором размещен ветродвигатель в убранном положении, и перевода ветродвигателя из убранного положения в рабочее положение в набегающем воздушном потоке.
Устройство перевода в рабочее положение ветродвигателя 1 самолета размещено в отсеке фюзеляжа, который снабжен обшивкой и силовыми элементами 2, люком 3 с крышкой 4.
Заявляемое устройство перевода в рабочее положение ветродвигателя самолета предпочтительно разместить в носовой части фюзеляжа самолета в отсеке, который снабжен поперечной 10 и продольной 11 стенками.
Продольная стенка 11 отсека может быть смещена от плоскости симметрии самолета, наиболее предпочтительно разместить ее параллельно плоскости симметрии самолета.
Ветродвигатель 1 содержит корпус 5, в котором расположен размещенный на валу генератор (см. фиг.3, 5). На корпусе 5 ветродвигателя жестко закреплена первым концом штанга 6.
Конструкция устройства перевода в рабочее положение ветродвигателя, кроме того, содержит замок 7 убранного положения ветродвигателя, силовой привод 8 выпуска ветродвигателя и механизм 9 открытия крышки люка.
Корпус 5 ветродвигателя снабжен фиксирующим стержневым элементом 17 (см. фиг.1, 5), который жестко закреплен на боковой поверхности корпуса 5. Фиксирующий стержневой элемент 17 обеспечивает удержание ветродвигателя 1 в убранном положении посредством замка 7. Замок 7 целесообразно установить на кронштейне 22, который жестко закреплен на продольной стенке 11.
Поперечная стенка 10 отсека снабжена тремя жестко закрепленными на ней кронштейнами 23, 24, 25. Кронштейны 23 и 24 расположены в нижней части поперечной стенки. Целесообразно два указанных кронштейна 23, 24 разместить рядом друг с другом и соединить их выступающие части жестко закрепленной на них осью 27. Третий кронштейн 25 поперечной стенки, снабженный двойной проушиной, следует расположить над двумя упомянутыми кронштейнами 23, 24 в верхней части поперечной стенки 10.
Второй конец штанги 6 ветродвигателя шарнирно закреплен на поперечной стенке 10 отсека в ее нижней части. Он установлен на оси соединения двух нижних кронштейнов 23, 24 поперечной стенки 10 с возможностью поворота вокруг указанной оси. Причем штанга 6 вблизи второго конца снабжена двойной проушиной 26 (см. фиг.3, 5).
Силовой привод 8 выпуска ветродвигателя содержит гидроцилиндр с пружинным механизмом, который составляет опорную часть, и поршень со штоком, составляющий исполнительную часть. При этом торец гидроцилиндра опорной части и конец штока поршня исполнительной части силового привода 8 выпуска ветродвигателя снабжены элементами «ухо».
Опорная часть силового привода 8 выпуска ветродвигателя шарнирно соединена с кронштейном 25 поперечной стенки 10 отсека в ее верхней части, а его исполнительная часть - с двойной проушиной 26 второго конца штанги 6 ветродвигателя.
Крепление опорной части силового привода 8 выпуска ветродвигателя на поперечной стенке 10 отсека выполнено посредством соединения элемента «ухо» торца гидроцилиндра и двойной проушины кронштейна 25 поперечной стенки 10, а крепление исполнительной части со вторым концом штанги 6 посредством соединения элемента «ухо» штока поршня с двойной проушиной 26 второго конца штанги 6.
Крышка 4 люка 3 шарнирно закреплена на силовых элементах 2 отсека. Шарнирное соединение крышки 4 люка с силовыми элементами 2 отсека снабжено серпообразными кронштейнами 12, основания которых жестко соединены с крышкой 4 люка, а их консоли, выступающие из оснований кронштейнов, шарнирно соединены с силовыми элементами 2 отсека (см. фиг.2, 5). Каждый серпообразный кронштейн 12 размещен с внутренней стороны крышки 4 люка, и его консоль выполнена с элементом «ухо». Каждый силовой элемент 2 отсека снабжен жестко закрепленным на нем кронштейном, выполненным с двойной проушиной, которая соединена с элементом «ухо» соответствующего серпообразного кронштейна 12. При этом упомянутые кронштейны с двойными проушинами и серпообразные кронштейны 12 соединения крышки и люка образуют шарниры, которые расположены на одной оси.
Механизм 9 (см. фиг.3, 4, 5) открытия крышки люка снабжен тягой 13 и двумя цапфами 16 (см. фиг.2, 6). Тяга 13 выполнена из размещенных соосно друг другу корпуса 14 и стержня 15. Корпус 14 и стержень 15 соединены друг с другом с обеспечением возможности поворота друг относительно друга вокруг общей оси (см. фиг.7, 8). Тяга 13 дополнительно снабжена втулкой 19. При этом корпус 14 тяги снабжен глухим отверстием, в котором жестко закреплена втулка 19. Стержень 15 вблизи своей середины снабжен буртиком. Стержень 15 вставлен во втулку 19 до уровня расположения буртика и зафиксирован во втулке гайкой с зазором для обеспечения возможности осевого поворота стержня 15 во втулке 19 тяги 13.
Первые концы упомянутых цапф 16 шарнирно соединены с концами указанной тяги 13 (см. фиг.6): первый конец одной из них соединен с корпусом 14 тяги, а первый конец другой - со стержнем 15. Шарнирное соединение первого конца каждой цапфы 16 с тягой 13 выполнено в виде соединения «ухо-вилка». Причем элементом «ухо» снабжены оба конца тяги 13, которые расположены как со стороны стержня 15, так и со стороны корпуса 14. Элементом «вилка» снабжен первый конец каждой цапфы 16. Элемент «вилка» первого конца одной из цапф 16 соединен с элементом «ухо» стержня 15 тяги. Элемент «вилка» первого конца другой цапфы 16 соединен с элементом «ухо» корпуса 14 тяги.
Второй конец одной из цапфы 16 шарнирно соединен со штангой 6 вблизи ее второго конца, а второй конец другой цапфы 16 шарнирно соединен с крышкой 4 люка.
Шарнирное соединение второго конца первой из указанных цапф 16 со штангой 6 ветродвигателя снабжено подшипником. Подшипник данного соединения выполнен с втулкой, которая охватывает второй конец указанной цапфы 16. Упомянутый подшипник размещен в цилиндрическом отверстии кронштейна 21, который установлен на первом конце штанги 6 ветродвигателя со стороны, обращенной к люку 3.
Шарнирное соединение второго конца второй из указанных цапф 16 с крышкой 4 люка также снабжено подшипником. Подшипник данного соединения выполнен с втулкой, которая охватывает второй конец указанной цапфы 16 (см. фиг.6). Упомянутый подшипник размещен в цилиндрическом отверстии кронштейна 20, который установлен на внутренней поверхности крышки 4 люка вблизи одного из серпообразных кронштейнов 12 шарнирного соединения крышки люка с силовыми элементами отсека.
В полете при нормальной работе системы электроснабжения самолета ветродвигатель находится и зафиксирован в убранном положении внутри люка отсека фюзеляжа, закрытом крышкой люка (см. фиг.1, 3).
Гидроцилиндр с пружинным механизмом опорной части силового привода выпуска ветродвигателя находится в состоянии готовности к работе. Под воздействием пружинного механизма опорной части силового привода выпуска ветродвигателя создается давление на поршень со штоком исполнительной части.
При отказе двух двигателей, отказе работы основных источников электропитания самолета в полете включается устройство перевода в рабочее положение ветродвигателя.
Срабатывает замок убранного положения ветродвигателя на открытие. При этом скоба, удерживающая фиксирующий стержневой элемент корпуса ветродвигателя в запертом положении, поворачивается и освобождает фиксирующий стержневой элемент корпуса ветродвигателя. При этом ветродвигатель снимается с фиксации в замке убранного положения.
Вместе с этим под давлением пружинного механизма гидроцилиндра опорной части шток с поршнем исполнительной части силового привода выпуска ветродвигателя перемещается в крайнее положение, воздействуя на второй конец штанги через шарнирно соединенную с ним двойную проушину штанги. Под указанным воздействием штанга с ветродвигателем в отсеке фюзеляжа самолета начинает поворот из убранного положения.
В процессе поворота штанги указанное усилие далее воздействует на механизм открытия крышки люка. Шарнирно соединенные первая и вторая цапфы подшипников кронштейнов первого конца штанги и крышки люка и тяга указанного механизма, перемещаясь в разных плоскостях, передают усилие на крышку люка. Крышка люка под этим воздействием начинает открываться синхронно повороту штанги ветродвигателя, открывая и освобождая проем люка для выхода из отсека ветродвигателя. Причем крышка люка перемещается в плоскости, отличной плоскости поворота штанги.
В итоге ветродвигатель из убранного положения в отсеке фюзеляжа переводится в рабочее положение, в набегающий воздушный поток за бортом фюзеляжа, и одновременно с этим крышка люка занимает открытое положение.
Одновременное движение на выпуск ветродвигателя в рабочее положение и открытие крышки люка происходит вследствие возможности перемещения тяги с помощью шарнирных соединений механизма открытия крышки люка в нескольких плоскостях.
После выпуска ветродвигателя и выхода его на рабочие обороты под воздействием скоростного напора воздуха его генератор подключается к необходимым шинам системы электроснабжения самолета.
В выпущенном состоянии во всем диапазоне режимов полета генератор ветродвигателя обеспечивает электропитание, требуемое необходимым потребителям.
Таким образом, предлагаемое техническое решение устройства перевода в рабочее положение ветродвигателя самолета создает возможность для перемещения тяги открытия крышки люка в нескольких плоскостях.
Указанная возможность обеспечивает исключение асинхронности перемещения и одновременный поворот штанги ветродвигателя и крышки люка отсека в разных плоскостях, упрощение конструкции, повышение надежности, снижение массы и объема устройства перевода в рабочее положение ветродвигателя самолета, а также повышение безопасности полета.
В итоге обеспечивается исключение установки отдельной конструкции для выполнения функции открытия крышки люка отсека, снижение трудоемкости работ в процессе сборки элементов конструкции во время производства и технического обслуживания самолета.
Наиболее предпочтительно использовать предлагаемое изобретение в конструкции самолетов транспортной категории для размещения ветродвигателя в носовом отсеке, смежном с нишей передней опоры шасси. При этом ниша передней опоры шасси размещена по плоскости симметрии самолета. В качестве продольной стенки отсека ветродвигателя используется смещенная на некоторое расстояние от плоскости симметрии самолета стенка ниши передней опоры шасси, при этом люк отсека с ветродвигателем смещен от плоскости симметрии самолета вбок на большее расстояние.