КОНСТРУКЦИЯ ШАССИ ВОЗДУШНОГО СУДНА И УЗЕЛ ПЕРЕДНЕЙ ОПОРЫ ШАССИ
AIRCRAFT CHASSIS AND CHASSIS NOSE LANDING GEAR ASSY

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к конструкции шасси воздушного судна и предназначено, в частности, но не исключительно, для применения в так называемой трехопорной конструкции шасси воздушного судна с одним узлом передней опоры шасси и двумя расположенными на расстоянии друг от друга узлами основных опор шасси.
Уровень техники
Когда воздушное судно перемещается по земле, оно обычно буксируется буксирным тягачом или приводится в движение силой тяги его собственных главных двигателей (т.е. тех же двигателей, которые используются во время полета).
Поскольку работа двигателей воздушного судна оптимизирована для фазы полета, желательно уменьшить применение главных двигателей для перемещения воздушного судна по земле. Более конкретно, предполагается прямая экономия сжигания топлива воздушного судна, если двигатели не работают во время фазы руления. Кроме того, можно получить дополнительное повышение эффективности, если более точно прогнозировать потребление топлива во время фазы руления и при этом уменьшить количество топлива, перевозимого во время полета. Уменьшение работы двигателей во время руления также является желательным для уменьшения местных выделений загрязняющих веществ, когда воздушное судно находится на земле и/или для уменьшения выделения шума во время наземной эксплуатации.
Традиционное буксирование обладает некоторыми из этих достоинств, однако, его применение как способа наземного перемещения, в особенности для воздушных судов коммерческой авиации, часто ограничено вследствие динамического воздействия на конструкцию опоры шасси воздушного судна (обычно - на переднюю опору шасси). Так, например, воздушное судно относительно старой модели может быть не рассчитано на длительное буксирование, поскольку это приводит к значительному увеличению веса (вследствие необходимости увеличения веса конструкции опоры шасси для того, чтобы выдерживать дополнительные нагрузки) и, следовательно, применение буксирования необходимо ограничивать во избежание уменьшения срока службы опоры шасси. Поэтому буксирование для перемещения воздушного судна часто ограничено применением для коротких расстояний или в тех случаях, когда воздушное судно имеет малую загрузку. Например, буксирование обычно используется при взлете для вывода воздушного судна в зону руления (т.е. относительно короткое расстояние) или может быть использовано во время технического обслуживания воздушного судна (т.е. при относительно малом весе воздушного судна). Для операций на большем расстоянии или с более высоким весом, в частности в фазе руления перед взлетом (т.е. с относительно высоким весом и на относительно большом расстоянии) и в фазе руления после посадки, для перемещения воздушного судна используются двигатели воздушного судна.
В соответствии с этим предлагается установить систему привода внутри колеса передней опоры воздушного судна или в непосредственной близости к нему для того, чтобы перемещать воздушное судно во время руления или наземного обслуживания без использования главных двигателей воздушного судна и вне зависимости от внешнего средства, в частности, от буксирного тягача. Пример такой системы предложен компанией WheelTug Pie. Указанные системы могут давать дополнительную выгоду по сравнению с применением традиционных систем и буксирного тягача, поскольку они могут обеспечить полное автономное функционирование и устранить возможные задержки, связанные, например, с ожиданием буксирного тягача для буксировки воздушного судна.
Уменьшение работы главных двигателей во время наземной эксплуатации может быть практически желательным для ближнемагистральных воздушных судов, для которых большая доля рабочего времени расходуется на буксирование и другие операции наземного обслуживания. В случае дальнемагистральных воздушных судов дополнительные потери сжигаемого топлива за счет утяжеления системы привода могут сделать эти достоинства менее привлекательными.
Большинство воздушных судов имеют тормоза на некоторых или всех колесах основных опор шасси. Дополнительные тормоза в колесах передней опоры шасси являются распространенными, но иногда они поставляются как дополнительное оборудование. Дополнительные тормоза передней опоры шасси обеспечивают более короткие остановочные пути, в частности после прерванного взлета (rejected take-off, RTO).
Ранее предлагалась возможность перемещать во время руления пассажирское воздушное судно с вместимостью в пределах 100-200 пассажиров с трехопорной конфигурацией опор шасси без использования главных двигателей, при помощи моторов, установленных на передней опоре шасси, обычно - в колесах передней опоры. Однако проблема такой конструкции заключается в недостаточной силе сцепления между колесами передней опоры шасси и рулежной дорожкой для перемещения воздушного судна посредством привода колес передней опоры в условиях, отличных от идеальных. Если центр тяжести воздушного судна расположен позади оптимальной точки, если воздушное судно необходимо перемещать на подъеме, если имеет место встречный ветер или скользкая поверхность, то сила сцепления является недостаточной для движения воздушного судна.
Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы обеспечить усовершенствованную конструкцию шасси воздушного судна.
Раскрытие изобретения
Согласно первому аспекту изобретения обеспечивается конструкция шасси воздушного судна, содержащая узел передней опоры шасси и по меньшей мере один узел основной опоры шасси, при этом узел передней опоры шасси содержит колесо передней опоры шасси с установленным в нем мощным тормозным устройством, а узел основной опоры шасси содержит колесо основной опоры шасси с установленным в нем мощным тормозным устройством и колесо основной опоры шасси с двигателем для приведения в движение этого колеса основной опоры шасси во время руления воздушного судна.
Таким образом, колесо основной опоры шасси можно использовать для размещения двигателя. Колеса шасси основной опоры обеспечивают опору для значительно большей части веса воздушного судна, что приводит к увеличению силы сцепления, поэтому двигатели, установленные в колесах шасси основной опоры, могут обеспечивать движение воздушного судна во время руления. За счет установки мощного тормозного устройства в колесе передней опоры шасси компенсируется уменьшенная эффективность торможения колес шасси основной опоры. В тех случаях, когда имеется два узла основных опор шасси, каждая из них может иметь по два колеса опоры шасси с мощным тормозным устройством в одном колесе и двигателем - в другом.
Под "мощным торможением" мы понимаем торможение при нормальной посадке или при прерванном взлете.
Колесо передней опоры шасси предпочтительно выполнено со смещением ступицы для того, чтобы разместить мощное тормозное устройство.
Двигатель предпочтительно выполнен с возможностью обеспечения торможения во время руления. Кроме того, двигатель может включать средство, которое обеспечивает сохранение энергии торможения при посадке и позволяет использовать эту энергию во время руления. Так, например, двигатель может представлять собой электрический двигатель, который может быть включен во время посадки для того, чтобы обеспечить дополнительное торможение, при этом дополнительное торможение вызывает генерирование электричества. Это электричество можно аккумулировать в батареях или в конденсаторе большой емкости для использования во время руления. Альтернативно двигатель может представлять собой гидравлический двигатель.
Согласно второму аспекту изобретения обеспечивается конструкция шасси воздушного судна, содержащая по меньшей мере два узла основных опор шасси, присоединенных к крыльям или к фюзеляжу воздушного судна, и один узел передней опоры шасси, присоединенный к фюзеляжу вблизи носовой части воздушного судна, при этом каждый узел опоры шасси содержит по меньшей мере одно колесо, и по меньшей мере один из узлов основных опор шасси содержит систему привода, предназначенную для приведения во вращательное движение по меньшей мере одного колеса указанного узла основной опоры шасси.
Краткое описание чертежей
Далее приведено подробное описание конструкции шасси воздушного судна согласно изобретению при помощи примера осуществления со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых представлены:
фиг.1 - схематический вид снизу пассажирского воздушного судна, иллюстрирующий типичную трехопорную конструкцию шасси,
фиг.2 - схематический вид в плане узла передней опоры шасси и двух узлов основных опор шасси согласно настоящему изобретению,
фиг.3 - схематический разрез колеса основной опоры шасси для применения в конструкции, показанной на фиг.2,
фиг.4 - схематический разрез типичного колеса передней опоры шасси,
фиг.5 - схематический разрез колеса передней опоры шасси, предназначенного для применения в конструкции шасси воздушного судна согласно настоящему изобретению.
Осуществление изобретения
Как показано на фиг.1, воздушное судно 10 содержит фюзеляж 12, крылья 14 и хвостовое оперение 16. Узел 18 передней опоры шасси расположен на носовом отсеке фюзеляжа 12, а два узла основных опор шасси расположены около центральной точки фюзеляжа, либо на самом фюзеляже, либо, как показано на фиг.1, на укрепленных гондолах в корневых частях крыльев 14.
На фиг.2 показан схематический вид в плане узла опоры шасси воздушного судна согласно изобретению. Передняя опора шасси на фиг.2 содержит убираемую тягу 22 опоры шасси, к которой прикреплена ось 24. На противоположных концах оси 24 установлены колеса 26 передней опоры шасси. Колеса 26 передней опоры шасси более подробно показаны на фиг.5.
Каждый узел 20 основной опоры шасси содержит тягу 28 основной опоры шасси, к которой прикреплена ось основной опоры шасси 30. На противоположных концах оси 30 основной опоры шасси установлены с возможностью вращения колеса 32 основной опоры шасси.
В традиционном узле основной опоры шасси на обоих колесах 32 установлено мощное тормозное устройство известного типа. В отличие от этого в случае настоящего изобретения во внутренних колесах 32а установлен электрический двигатель, в то время как в наружных колесах 32b установлено традиционное мощное тормозное устройство.
На фиг.3 показан схематический разрез колеса 32 основной опоры шасси. Колесо 32, показанное на фиг.3, представляет собой, в частности, внутреннее колесо 32а правой пары колес с фиг.2.
Колесо 32, показанное на фиг.3, представляет собой типичное колесо основной опоры шасси, содержащее две части 34, 36, которые соединены вместе крепежными элементами (не показаны). Две части 34, 36, будучи соединенными, образуют обод 38 и ступицу 40, соединенную при помощи кругового ребра 42 с ободом 38.
Обе части 34, 36 имеют чашеобразную форму с круговым основанием и цилиндрической стенкой, выходящей из основания таким образом, чтобы образовывать обод 38. Часть 34 имеет значительно меньшую глубину, чем часть 36, поэтому, когда обе части соединяются вместе, ступица 40 смещается относительно середины колеса 32 в направлении его оси. При этом внутри части 36 образуется относительно глубокое пространство, в котором обычно размещается мощное тормозное устройство. Однако согласно настоящему изобретению мощное тормозное устройство в данном случае отсутствует и пространство, свободное от этого устройства, занимает электрический двигатель 44. Этот электрический двигатель соединяется с тягой 28 основной опоры шасси и с осью 30 с возможностью ее привода.
Электрический двигатель 44 имеет достаточную мощность для обеспечения привода колес 32 и, как указано выше, колеса 32 шасси основной опоры имеют достаточное сцепление для обеспечения движения воздушного судна во время руления при основных условиях эксплуатации.
Кроме того, во время посадки воздушного судна электрический двигатель 44 переключается в режим торможения, чтобы обеспечить усилие торможения на посадке. В такой конструкции ось 30 приводится в действие электрическим двигателем 44, поэтому двигатель 44 действует в качестве генератора. Электричество, генерируемое эффектом торможения, можно аккумулировать в соответствующем электрическом накопителе на борту воздушного судна, например, в батарее или в конденсаторе высокой емкости, для использования во время руления.
В отличие от колес основных опор шасси согласно настоящему изобретению, как показано на фиг.3, традиционные колеса передних опор шасси, как правило, имеют тенденцию к симметрии относительно центральной линии С колеса в направлении его оси (см. фиг.4).
Согласно настоящему изобретению предлагается альтернативная конструкция передней опоры шасси, в которой колесо передней опоры шасси имеет смещенную ступицу аналогично колесу основной опоры шасси. Такая конструкция показана на фиг.5. Колесо передней опоры шасси 26 на фиг.5 содержит первую часть 46 и вторую часть 48. Первая часть 46 имеет, по существу, круговое основание 50 с цилиндрической стенкой 52, выходящей из него. Часть 48 также имеет круговое основание 54 с цилиндрической стенкой 56, выходящей наружу из него. Цилиндрическая стенка 56 значительно глубже, чем цилиндрическая стенка 52 части 46. Однако общая ширина колеса 26 в направлении оси остается постоянной. Круговые основания 50, 54 образуют ступицу 58, а цилиндрические стенки 52, 56 образуют обод 60. Вследствие этого ступица 58 имеет значительное смещение по отношению к центральной линии С колеса 26 в направлении оси. Благодаря смещению ступицы 58 в направлении оси образуется пространство для размещения мощного тормозного устройства в колесе передней опоры шасси 26, которое способствует основному усилию торможения во время посадки или RTO. Мощное тормозное устройство 62, показанное прерывистыми линиями на фиг.5, имеет традиционную форму, однако адаптировано для размещения в пространстве с меньшими размерами, которое определяется меньшим колесом 26 передней опоры шасси.
Настоящее изобретение обеспечивает руление воздушного судна без использования его главных двигателей за счет установки электрического или гидравлического двигателя в колесах шасси основных опор. Установка мощного тормозного устройства в передней опоре шасси компенсирует уменьшение эффективности торможения, связанное с заменой одного из мощных тормозных устройств в основной опоре шасси на двигатель. Руление воздушного судна без применения главных двигателей имеет существенные достоинства, например уменьшение шума, снижение потребления топлива и выделения диоксида углерода в наземных условиях, увеличение долговечности тормозов и уменьшение времени на межполетную подготовку. Двигатели имеют также функцию торможения, которую планируется использовать в основном во время руления. Это уменьшает износ главного тормоза во время руления. Считается, что во время руления воздушного судна происходит несоразмерный износ тормоза.
Изобретение описано выше со ссылками на один или более предпочтительных вариантов осуществления, однако, следует понимать, что различные изменения или модификации могут быть внесены в него без отклонения от объема изобретения.
Так, например, вместо электрического двигателя можно использовать двигатель любого другого типа. Кроме того, между двигателем и колесами можно установить приводной механизм для того, чтобы обеспечить изменение передаточного числа, повышение крутящего момента, или механизм сцепления для отключения двигателя, например, во время взлета и посадки.