ЭЛЕКТРОПРИВОД ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА

Полезная модель относится к области электромашиностроения и может быть использована в качестве электропривода для авиакосмических летательных аппаратов.
Известен электромеханический линейный привод [патент РФ № 2522646, кл. F16H 25/22, 2014 г.], состоящий из корпуса, расположенного внутри него электродвигателя с ротором, соединенным через волновой редуктор с винтом винтового или шарико-винтового механизма. Внутри корпуса с возможностью поступательного движения размещены толкатель, а также стопор. Упомянутый ротор соединен с датчиком его углового положения. Волновой редуктор является одноступенчатым и имеет размещенный на валу ротора волнообразователь, состоящий из двух эксцентриков с противоположно направленными эксцентриситетами с установленными на них подшипниками и рабочими кольцами. В сепараторе, который соединен с корпусом и охватывает волнообразователь, размещены тела вращения, взаимодействующие с рабочими кольцами. Жесткое колесо с внутренней волновой поверхностью охватывает сепаратор и имеет установленный соосно с ротором электродвигателя вал, соединенный с винтом непосредственно или через одну или несколько промежуточных ступеней.
Недостаток такой конструкции состоит в том, что предлагаемый привод не позволяет обеспечивать пассивный режим работы электропривода, так как подвергается значительным механическим нагрузкам, обусловленными аэродинамическими силами, а также обладает большими габаритами.
Известен электромеханический мини-привод поступательного действия [патент РФ № 2526366, кл. F16H 25/22, 2014], который состоит из электродвигателя и корпуса, внутри которого расположены последовательно соединенные промежуточная волновая передача с телами качения и поступательная передача с выходным звеном. Входным звеном промежуточной волновой передачи является механический преобразователь с эксцентриковыми втулками, а выходным звеном - сепаратор с телами качения. Сепаратор выполнен заодно с входным звеном поступательной передачи, шарики которой контактируют с наружной поверхностью выходного звена и внутренней поверхностью корпуса. Электродвигатель размещен в корпусе силового мини-привода. Ротор электродвигателя, эксцентриковые втулки и вал механического волнообразователя промежуточной волновой передачи выполнены в виде пустотелых валов и связаны между собой через две последовательно соединенные фрикционные электромагнитные муфты, закрепленные на корпусе. На внутренней поверхности пустотелого вала механического волнообразователя имеется канавка, внутри которой размещены опорные ролики, контактирующие с наружной поверхностью выходного звена поступательной передачи.
Недостатками данной конструкции является то, что предлагаемый мини-привод не позволяет обеспечивать пассивный режим работы электропривода, так как подвергается значительным механическим нагрузкам, обусловленными аэродинамическими силами, а также в нем не предусмотрен контроль положения выходного звена привода, что приводит к ухудшению динамических характеристик летательного аппарата.
Известен электромеханический рулевой привод [патент РФ № 157569, кл. F16H 25/22, 2015], в который входят бесконтактный электродвигатель, тахогенератор, датчик положения ротора, электромагнитный нормально-замкнутый тормоз, двухступенчатый редуктор, шарико-винтовая передача, датчик положения выходного штока, выходной шток и разрезная шестерня датчика положения выходного штока.
Недостатками данной конструкции является то, что предлагаемый привод не позволяет обеспечивать пассивный режим работы электропривода, так как подвергается значительным механическим нагрузкам, обусловленным аэродинамическими силами.
Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому результату является электропривод для летательных аппаратов [F. Claeyssen, P. , R. LeLetty, О. Sosniki, A. Pages, G. Magnac, M. Christmann, G. Dodds New Actuators for Aircraft, Space and Military Applications // ACTUATOR 2010, 12th International Conference on New Actuators, Bremen, Germany, 14-16 June 2010], содержащий электродвигатель, датчики положения выходного звена, расположенные в корпусе и установленные на одном валу шарико-винтовую передачу, состоящую из гайки и винта, демпфер, аксиальный подшипник, гибкое соединение, при этом вал электродвигателя расположен перпендикулярно винту шарико-винтовой передачи, с которым соединен через конические зубчатые колеса.
Недостатками указанной конструкции являются ограниченные функциональные возможности, обусловленные применением демпфера с использованием магнитной жидкости и необходимость использования вторичного демпфера для торможения гайки шарико-винтовой передачи, кроме того, недостатком является механическая связь демпфера и электродвигателя, а также завышенные характеристики электродвигателя, обусловленные тем, что используется неуправляемый демпфер.
Задача полезной модели - повышение надежности и энергоэффективности электропривода летательных аппаратов благодаря использованию в качестве демпфера электромагнитной муфты сухого трения, а в качестве гибкого соединения - муфту с неметаллическими упругими элементами, оснащенную диском из постоянных магнитов и сплошного медного диска.
Техническим результатом является снижение механических нагрузок в пассивном режиме работы электропривода летательного аппарата.
Поставленная задача решается и указанный результат достигается тем, что электропривод летательного аппарата, содержащий электродвигатель, датчики положения выходного звена, расположенные в корпусе и установленные на одном валу шарико-винтовую передачу, состоящую из гайки и винта, демпфер, аксиальный подшипник, гибкое соединение, при этом вал электродвигателя, расположен перпендикулярно винту шарико-винтовой передачи, с которым соединен через конические зубчатые колеса, согласно полезной модели демпфер выполнен в виде электромагнитной муфты сухого трения, а гибкое соединение - в виде упругой муфты с неметаллическими упругими элементами, оснащенной диском из постоянных магнитов и сплошного медного диска с возможностью демпфирования крутильных колебаний.
Существо полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен разрез электропривода летательного аппарата, а на фиг. 2 - муфта с неметаллическими упругими элементами, оснащенная диском из постоянных магнитов и сплошного медного диска.
В состав электропривода летательного аппарата (фиг. 1) входят электродвигатель 1, датчики положения выходного звена 2, расположенные в корпусе 3 и установленные на одном валу шарико-винтовая передача 4, состоящая из гайки 5, и винта 6, электромагнитная муфта сухого трения 7, аксиальный подшипник 8, упругая муфта 9 (фиг. 2) с неметаллическими упругими элементами 10, оснащенная диском из постоянных магнитов 11 и сплошного медного диска 12, коническое зубчатое колесо 13, при этом вал электродвигателя 14, расположен перпендикулярно винту 6 шарико-винтовой передачи 4 и соединен с коническим зубчатым колесом 15, которое имеет зацепление с коническим зубчатым колесом 13.
Электропривод летательного аппарата работает следующим образом. В качестве выходного звена применена шарико-винтовая передача 4, обеспечивающая преобразование вращательного движения зубчатого колеса 15 электродвигателя 1, которое достигается подачей электрического тока от системы управления (на фиг. 1 не показана), в поступательное движение гайки 5. Данный режим работы является активным режимом для электропривода летательного аппарата. При этом гайка 5 несет полезную нагрузку, например управляет закрылком летательного аппарата. Когда гайка 5 достигает зоны действия датчика положения выходного звена 2, прекращается подача тока на обмотки электродвигателя 1 и подается номинальный ток на обмотки электромагнитной муфты сухого трения 7, которая фиксирует гайку 5 в определенном положении. При этом электропривод летательного аппарата работает в пассивном режиме, в котором энергия, создающая поступательное движение или вибрации на гайке 5 шарико-винтовой передачи, передается во вращательное движение винта 6 и демпфируется в упругой муфте 9, обеспечивая тем самым гибкое соединение, которое позволяет снизить механические нагрузки, обусловленные аэродинамическими силами. То есть данная энергия не приводит к износу или разрушению электропривода летательных аппаратов, что обеспечивает снижение механических нагрузок в пассивном режиме работы электропривода и повышение тем самым его ресурса работы.