СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ОТКРЫТИЕМ-ЗАКРЫТИЕМ ФОНАРЯ САМОЛЕТА Российский патент 2005 года по МПК B64C1/14 

Изобретение относится к области авиационной техники, в частности, к системам, обеспечивающим открытие-закрытие откидной части фонаря самолета в условиях обычной эксплуатации и сброс этой части фонаря при необходимости катапультирования экипажа.

Известны механизмы для разрушения остекления фонаря при катапультировании экипажа, описанные, например, в патенте GB 2013146 (кл. В 64 С 1/32), заявке WО 96/19381 (кл. B 64 D 25/08), заявке US 2002166924 (кл. 244/121). Недостатком такого подхода является то, что не исключено попадание осколков фонаря внутрь кабины. Кресло с летчиком при выбросе может столкнуться с этими осколками или задеть за края разрушенного остекления.

Поэтому необходимо обеспечить быстрое удаление откидной части фонаря от пути, по которому будет выбрасываться кресло.

Известен механизм для аварийного открытия или отбрасывания панели или фонаря летательного аппарата, описанный в патенте US 3768759 (кл.244/121). Он включает средства отделения по крайней мере части фонаря от фюзеляжа и по крайней мере один ракетный двигатель, присоединенный к отделяемой части фонаря и включающийся при аварийном сбросе этой части для быстрого ее удаления от летательного аппарата. В этой конструкции эксплуатационное открытие и закрытие фонаря осуществляются путем поворота фонаря относительно оси, находящейся сбоку фонаря и примерно параллельной оси симметрии самолета. Открытие и закрытие выполняется с помощью телескопического привода.

Недостатками этого решения являются увеличение веса конструкции за счет использования ракетных двигателей и появление струи пороховых газов в зоне прохода катапультируемого кресла. Кроме того, для сброса и эксплуатационного функционирования фонаря используются различные механизмы, каждый из которых имеет некоторый вес и требует обслуживания.

Наиболее близким к изобретению является система закрытия фонаря или панели, описанная в патенте US 5137232 (кл. 244/121). Она включает средства закрепления откидной части, состоящие из крюков, шарнирно закрепленных на откидной части фонаря, и соответствующих этим крюкам штырей, установленных на фюзеляже. Крюки соединены общим валом, который вращают с целью закрытия или открытия фонаря. При нормальной эксплуатации вал поворачивают с помощью мотора, и крюки выходят из зацепления со штырями или входят в него. При нормальном открытии после отпирания крюков фонарь поднимают с помощью привода, а при закрытии - опускают с помощью этого же привода (гидроцилиндра), после чего запирают крюки поворотом вала. При катапультировании вал поворачивается из-за зажигания пиротолкателей. Для быстрого удаления откидной части фонаря от самолета на этой части установлены ракетные двигатели. Таким образом, эта система включает несколько механизмов: один для запирания средств закрепления откидной части (механизм поворота вала), другой - для подъема и опускания фонаря (гидроцилиндр), третий - для удаления фонаря при сбросе (ракетные двигатели).

Недостаток этого решения заключается в том, что из-за использования ракетных двигателей появляется струя пороховых газов в зоне прохода катапультируемого кресла, а также в том, что из-за наличия нескольких механизмов усложняется эксплуатационное обслуживание и увеличивается вероятность отказа.

Задачей изобретения является обеспечение удобного открытия и закрытия фонаря при нормальной эксплуатации и быстрого сброса откидной части фонаря при катапультировании с освобождением зоны прохода катапультируемого кресла без использования ракетных двигателей на откидной части фонаря.

Задача решается с помощью системы управления открытием-закрытием фонаря самолета, содержащей откидную часть фонаря, средства закрепления откидной части на фюзеляже и закрепленный относительно фюзеляжа привод, отличающейся тем, что имеются подвеска и средства прикрепления откидной части к подвеске, в корпусе подвески имеется по меньшей мере одно первое звено, одним концом шарнирно закрепленное на передней стенке корпуса подвески, а другим концом шарнирно соединенное со вторым звеном, шарниром соединенным с концом по меньшей мере одной тяги, другим концом шарнирно установленной на оси, закрепленной на фюзеляже позади подвески, соединенный с первым звеном конец второго звена соединен с приводом, на корпусе подвески закреплены первые направляющие, допускающие перемещение упомянутого шарнира тяги в горизонтальном направлении, а на выступающих элементах корпуса установлены вторые направляющие с горизонтальным и вертикальным участками, перемещающиеся по установленным на фюзеляже роликам, сзади на подвеске имеются кронштейны, на каждом из которых есть паз для прохождения упомянутой оси и выступ, способный в открытом положении фонаря входить в зацепление с ограничителем, установленным на фюзеляже. Такая конструкция позволяет открывать или закрывать фонарь с помощью одного движения привода.

Сброс фонаря осуществляется за счет того, что привод выполнен в виде пневмогидроцилиндра, имеющего возможное перемещение штока в пневматической полости больше возможного перемещения штока в гидравлической полости, а шток выполнен с возможностью разрыва и совершения наибольшего перемещения при подаче в пневматическую полость повышенного давления, кроме того, имеются два закрепленные относительно подвески рычага сброса, соединенные с механизмом расцепки упомянутых средств прикрепления откидной части к подвеске, и два упора, установленные на фюзеляже так, что рычаги сброса упираются в упоры при совершении штоком наибольшего перемещения.

Для устранения возможных перекосов в системе имеются два упомянутых первых звена, второе звено имеет П-образную форму, имеются две упомянутые тяги. Второе звено соединено с приводом так, что на втором звене установлен вал, на котором закреплен рычаг, концом шарнирно соединенный с приводом, на другом конце которого установлена вилка с возможностью упора во второе звено.

Средства закрепления откидной части на фюзеляже включают крюки закрепления, установленные на откидной части, и серьги закрепления, установленные на фюзеляже так, что они находятся в зацеплении с этими крюками в закрытом состоянии фонаря.

Средства закрепления откидной части дополнительно включают штырь, установленный на откидной части спереди, и закрепленное относительно фюзеляжа гнездо, в которое входит этот штырь в закрытом положении фонаря.

Средства прикрепления откидной части к подвеске включают закрепленные относительно откидной части серьги расцепки и соответствующие им крюки расцепки, установленные на подвеске и соединенные с упомянутыми рычагами сброса посредством упомянутого механизма расцепки, установленные на подвеске штыри и соответствующие им гнезда на откидной части, а также установленные на подвеске дополнительную верхнюю ось и опору и установленный на откидной части захват, который выходит из зацепления с этими осью и опорой при сбросе откидной части.

Механизм расцепки упомянутых средств прикрепления откидной части к подвеске состоит из тяги, одним концом шарнирно соединенной с упомянутым рычагом сброса, а другим - со звеном, шарнирно закрепленным относительно подвески, и звеном, соединенным с качалкой, которая соединена с крюком расцепки промежуточным звеном, причем ось качалки закреплена относительно подвески.

Для надежной фиксации фонаря в закрытом положении на концах вала, установленного на втором звене, имеются подпружиненные крюки, а на каждом из первых звеньев - сектор, в зацепление с которым может входить один из подпружиненных крюков в закрытом состоянии фонаря. На каждом из первых звеньев имеется упор, который упирается во второе звено в закрытом состоянии фонаря.

Предлагаемое решение позволяет открывать или закрывать фонарь с помощью только одного движения пневмогидроцилиндра, а также при помощи одного перемещения (но на большее расстояние) штока того же пневмогидроцилиндра сбросить откидную часть фонаря и сообщить ей импульс, достаточный для удаления на безопасное для кресла расстояние, без использования ракетных двигателей. При этом облегчается эксплуатационное обслуживание и повышается возможность обнаружения причин отказа.

Изобретение поясняется фигурами.

На фиг.1 изображена предлагаемая система в закрытом положении фонаря самолета, на фиг.2 - в открытом положении.

На фиг.3 показана в трехмерной проекции схема системы управления открытием-закрытием и сбросом фонаря самолета.

На фиг.4 в увеличенном масштабе показаны фрагмент системы, представляющий собой механизм расцепки, обеспечивающий удержание откидной части фонаря в условиях нормальной эксплуатации и освобождение ее при сбросе.

На фиг.5 в увеличенном масштабе показаны некоторые из средств прикрепления откидной части к подвеске.

Фонарь самолета состоит из козырька 1, откидной части 2 и подвески 3. При сбросе отделяется откидная часть 2, а при открытии и закрытии фонаря поднимаются и опускаются как одно целое откидная часть 2 и подвеска 3. Козырек 1 не изменяет своего положения относительно фюзеляжа 6 в любых состояниях фонаря, поэтому элементы, установленные на козырьке 1, можно считать закрепленными относительно фюзеляжа 6.

Понятия “спереди” и “сзади” привязаны к фюзеляжу самолета таким образом: расположение ближе к носу самолета считается “спереди”, расположение ближе к хвостовой части - “сзади”.

Предлагаемая система включает средства закрепления откидной части 2 на фюзеляже 6, состоящие из установленных на откидной части 2 крюков закрепления 4 и установленных на фюзеляже 6 серег закрепления 5, причем в закрытом положении фонаря крюки 4 и серьги 5 находятся в зацеплении. Кроме того, в средства закрепления откидной части 2 на фюзеляже 6 могут входить штырь 7, установленный на откидной части 2 спереди, и гнездо 8 козырька 1 (гнездо 8 закреплено относительно фюзеляжа 6), в которое в закрытом положении фонаря входит штырь 7.

Имеется привод, выполненный в виде пневмогидроцилиндра 9, который шарнирно закреплен относительно фюзеляжа 6 самолета и имеет две полости: гидравлическую и пневматическую, изменение давления в любой из которых вызывает перемещение штока 10. Шток 10 выполнен с возможностью разрыва при подаче в пневматическую полость повышенного давления (выше определенной величины, которая больше давления нормальной эксплуатации). Это осуществимо, например, путем использования в штоке 10 цангового замка. Возможное перемещение поршня в пневматической полости больше возможного перемещения поршня в гидравлической полости. Разрыв штока 10 приведет к достижению наибольшего перемещения штока 10, допустимого для пневматической полости, но не допустимого для гидравлической. Такое действие пневмогидроцилиндра 9 предусмотрено для осуществления сброса откидной части 2 и возможно при подаче в пневматическую полость повышенного давления.

Подвеска 3 представляет собой непрозрачную часть фонаря. Подвеска 3 состоит из корпуса 11, на котором снаружи сзади установлены два кронштейна 12 с выступом 13 и пазом 14 на каждом, а снизу по бокам спереди - два выступающих элемента 15. На корпусе 11 закреплены первые направляющие 16. На фюзеляже 6 позади подвески 3 установлена ось 18, которая проходит внутри пазов 14 и является осью вращения откидной части фонаря при его открытии, закрытии и сбросе. Вблизи оси 18 на фюзеляже 6 имеются ограничители 19 в виде крюков.

На передней стенке корпуса 11 шарнирно закреплен конец как минимум одного первого звена 20, имеющего сектор 21 и упор 22. Другой конец первого звена 20 шарнирами 23 соединен со вторым звеном 24, которое шарнирами соединено с концом как минимум одной тяги 30, другой конец которой шарнирно закреплен на оси 18.

Для устранения перекосов при открытии и закрытии фонаря предпочтительнее конструкция с двумя звеньями 20, звеном 24, имеющим П-образную форму, и двумя тягами 30.

Первые направляющие 16 ограничивают перемещение тяг 30, а именно в начальной стадии открытия и в конечной стадии закрытия фонаря они допускают перемещение шарниров 17, соединяющих второе звено 24 и тяги 30, только в горизонтальном направлении.

Соединенный с первым звеном 20 конец второго звена 24 соединен с приводом-пневмогидроцилиндром 9 таким образом: на звене 24 имеются проушины 25, через которые пропущен вал 26, в середине которого закреплен рычаг 28, одним концом шарнирно соединенный со штоком 10 пневмогидроцилиндра 9. На другом конце рычага 28 установлена вилка 29 с возможностью упора в звено 24.

Вал 26 имеет на каждом из концов по подпружиненному крюку 27, способному входить в зацепление с сектором 21 (в закрытом положении фонаря).

На выступающих элементах 15 установлены вторые направляющие 31, которые могут перемещаться по роликам 32, закрепленным относительно фюзеляжа 6. Каждая из направляющих 31 имеет горизонтальный и вертикальный участки, а переход одного участка в другой выполнен скругленным для обеспечения плавного движения по роликам 32. Расстояния согласованы таким образом, что ролики 32 находятся на указанном скругленном переходе тогда, когда задние края пазов 14 упираются в ось 18.

Кроме того, на выступающих элементах 15 шарнирно установлены (закреплены относительно подвески) рычаги сброса 33. Каждый из рычагов сброса 33 соединен с крюком расцепки 34 с помощью механизма расцепки средств прикрепления откидной части к подвеске, вариант исполнения которого изображен на фиг.4. По бокам фюзеляжа имеются упоры 41, в которые могут упираться рычаги сброса 33.

Показанный на фиг.4 механизм расцепки выполнен следующим образом. Имеется тяга 35, один конец которой шарнирно соединен с рычагом сброса 33, а другой конец которой шарнирно соединен со звеном 36, одним концом шарнирно закрепленным относительно корпуса 11 подвески 3, и со звеном 37. Звено 37 другим концом шарнирно соединено с качалкой 38, ось вращения которой закреплена на передней стенке корпуса 11 подвески 3, а другой конец качалки 38 через промежуточное звено соединен с крюком 34. Оси крюков 34 закреплены на боковых поверхностях корпуса 11 подвески 3. Оси качалок 38 соединены валом 39 для синхронизации расцепки фонаря справа и слева. На заднем кронштейне откидной части 2 установлены серьги расцепки 40, которые при эксплуатации зацеплены крюками 34.

В средства прикрепления откидной части к подвеске кроме крюков расцепки 34 и серег расцепки 40 входят и другие элементы, обеспечивающие совместно с крюками 34 и серьгами 40 удержание откидной части 2 на корпусе 11 при эксплуатации фонаря. Как вариант, эти элементы могут быть выполнены так. По бокам корпуса 11 подвески 3 установлены регулируемые штыри 42, которые могут входить в гнезда 43 на заднем кронштейне откидной части 2. В верхней части корпуса 11 посередине имеется один регулируемый упор 44, дополнительная верхняя ось 45 и опора 46, а на заднем кронштейне откидной части 2 установлен захват 47. При эксплуатации фонаря штыри 42 входят в гнезда 43, крюки 34 сцеплены с серьгами 40, захват 47 находится между опорой 46 и осью 45.

В закрытом состоянии фонаря шток 10 пневмогидроцилиндра 9 находится в убранном положении, серьги 4 входят в зацепление с крюками 5, штырь 7 входит в гнездо 8 козырька 1, крюки 27 находятся в зацеплении с секторами 21, упор 22 упирается в раму 24.

Устройство работает следующим образом.

При эксплуатационном открытии фонаря в пневматическую или гидравлическую полость пневмогидроцилиндра 9 подается давление, под действием которого шток 10 пневмогидроцилиндра 9 выдвигается и поворачивает рычаг 28, поворачивая вал 26 и выводя крюки 27 из зацепления с секторами 21 (величина поворота вала 26 ограничена тем, что вилка 29 упирается в звено 24). При этом шток 10 через рычаг 28 тянет ось 23 соединения первых звеньев 20 и второго звена 24 вверх, и ось 23 начинает подниматься, а подвеска 3 начинает двигаться назад из-за усилия со стороны первых звеньев 20 на точки их прикрепления к корпусу 11.

При этом направляющие 31 движутся относительно роликов 32, причем перемещение подвески 3 назад возможно только на величину горизонтального участка направляющих 31. Вместе с подвеской 3 перемещается и откидная часть 2. При таком перемещении пазы 14 смещаются относительно оси 18, серьги 4 выходят из зацепления с крюками 5, штырь 7 выходит из гнезда 8. В этом процессе направляющие 16 обеспечивают удержание шарниров 17, соединяющих звено 24 и тяги 30, от отклонения вверх при горизонтальном перемещении назад подвески 3.

В момент упора передних краев пазов 14 в ось 18 ролики 32 переходят с горизонтального на вертикальный участок направляющих 31. После этого момента подвеска 3 и вместе с ней откидная часть 2 начинают подниматься вверх, вращаясь вокруг оси 18 до тех пор, пока может перемещаться поршень пневмогидроцилиндра 9 в пределах гидравлической полости. В процессе открытия фонаря выступы 13 входят в зацепление с крюками ограничителей 19.

В результате эксплуатационного открытия фонаря рычаги сброса 33 не доходят до упоров 41.

При закрытии фонаря шток 10 пневмогидроцилиндра 9 втягивается и тянет рычаг 28, отчего откидная часть 2 вместе с подвеской 3 начинают поворачиваться вокруг оси 18, ролики 32 попадают в вертикальные части направляющих 31 и скользят по ним. Выступы 12 выходят из зацепления с крюками ограничителей 19. Когда корпус 11 опускается до горизонтального состояния, ролики переходят на горизонтальные участки направляющих 31, подпружиненные крюки 27 скользят по секторам 21, а пазы 14 начинают перемещаться относительно оси 18. Ось 23 перемещается вниз, в результате чего подвеска 3 с откидной частью 2 двигаются вперед. Когда упоры 22 звеньев 20 соприкасаются со звеном 24, крюки 27 зацепляются за сектора 21 и благодаря пружинам защелкиваются, серьги 4 входят в зацепление с крюками 5, штырь 7 входит в гнездо 8.

При сбросе откидной части 2 в пневматическую полость пневмогидроцилиндра 9 подается давление значительно большее, чем при эксплуатационном открытии. Если это давление превышает некоторую величину, шток 10 разрывается, например, из-за открытия цангового замка или его разрушения. В начале сброса откидная часть 2 поднимается таким же образом, как и при нормальной эксплуатации (как описано ранее). Но из-за того, что после разрыва шток 10 может совершить перемещение на большую величину, чем при эксплуатационном открытии, рычаги 33 достигают упоров 41. Из-за этого, когда шток 10 продолжает поднимать подвеску 3 и откидную часть 2, тяга 35 механизма расцепки тянет звенья 36, 37 и качалку 38, и крюки 34 выходят из зацепления с серьгами 40, а штыри 42 выходят из гнезд 43. После того, как шток 10 выдвинется на максимально возможную для него величину, откидная часть 2 из-за имеющегося у нее импульса движения продолжает свое вращение относительно дополнительной верхней оси вращения 45 (см. фиг.5) до тех пор, пока захват 47 не выйдет из зацепления с осью 45 и опорой 46. Этот импульс передан откидной части 2 через подвеску 3 от штока 10 пневмогидроцилиндра 9 в процессе открытия. Благодаря этому же импульсу откидная часть 2 удаляется от подвески 3 после отцепления.

Изобретение относится к области авиационной техники, а именно к механизмам открытия-закрытия фонаря. Система управления открытием-закрытием фонаря самолета содержит откидную часть 2, средства закрепления ее на фюзеляже, подвеску 3 и средства прикрепления откидной части к подвеске. В корпусе подвески имеются по меньшей мере одно первое звено, закрепленное на передней стенке подвески и соединенное со вторым звеном 24, которое шарнирами соединено с как минимум одной тягой 30, соединенной осью 18 с фюзеляжем, и второе звено 24, соединенное с приводом. На подвеске закреплены первые направляющие 16, ограничивающие перемещение тяг, вторые направляющие 31 с горизонтальным и вертикальным участками для перемещения по роликам фюзеляжа, и сзади - кронштейны с пазами для оси 18 и выступами 13, входящими в зацепление с ограничителями 19, установленными на фюзеляже. Привод выполнен в виде пневмогидроцилиндра 9 с разрывным штоком. Система позволяет одним движением пневмогидроцилиндра открыть, закрыть или сбросить откидную часть фонаря. Изобретение обеспечивает удобство и быстродействие. 10 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Система управления открытием-закрытием фонаря самолета, содержащая откидную часть фонаря, средства закрепления откидной части на фюзеляже и закрепленный относительно фюзеляжа привод, отличающаяся тем, что имеются подвеска и средства прикрепления откидной части к подвеске, в корпусе подвески имеется по меньшей мере одно первое звено, одним концом шарнирно закрепленное на передней стенке корпуса подвески, а другим концом шарнирно соединенное со вторым звеном, шарниром соединенным с концом по меньшей мере одной тяги, другим концом шарнирно установленной на оси, закрепленной на фюзеляже позади подвески, соединенный с первым звеном конец второго звена соединен с приводом, на корпусе подвески закреплены первые направляющие, допускающие перемещение упомянутого шарнира тяги в горизонтальном направлении, а на выступающих элементах корпуса установлены вторые направляющие с горизонтальным и вертикальным участками, перемещающиеся по установленным на фюзеляже роликам, сзади на подвеске имеются кронштейны, на каждом из которых есть паз для прохождения упомянутой оси и выступ, способный в открытом положении фонаря входить в зацепление с ограничителем, установленным на фюзеляже.2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что привод выполнен в виде пневмогидроцилиндра, имеющего возможное перемещение штока в пневматической полости больше возможного перемещения штока в гидравлической полости, а шток выполнен с возможностью разрыва и совершения наибольшего перемещения при подаче в пневматическую полость повышенного давления, кроме того, имеются два закрепленных относительно подвески рычага сброса, соединенных с механизмом расцепки упомянутых средств прикрепления откидной части к подвеске, и два упора, установленных на фюзеляже так, что рычаги сброса упираются в упоры при совершении штоком наибольшего перемещения.3. Система по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что имеются два упомянутых первых звена, второе звено имеет П-образную форму, имеются две упомянутые тяги, второе звено соединено с приводом так, что на втором звене установлен вал, на котором закреплен рычаг, концом шарнирно соединенный с приводом, на другом конце которого установлена вилка с возможностью упора во второе звено.4. Система по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что упомянутые средства закрепления откидной части на фюзеляже включают крюки закрепления, установленные на откидной части, и серьги закрепления, установленные на фюзеляже так, что они находятся в зацеплении с этими крюками в закрытом состоянии фонаря.5. Система по п. 4, отличающаяся тем, что упомянутые средства закрепления откидной части дополнительно включают штырь, установленный на откидной части спереди, и закрепленное относительно фюзеляжа гнездо, в которое входит этот штырь в закрытом положении фонаря.6. Система по п. 2, отличающаяся тем, что упомянутые средства прикрепления откидной части к подвеске включают закрепленные относительно откидной части серьги расцепки и соответствующие им крюки расцепки, установленные на подвеске и соединенные с упомянутыми рычагами сброса посредством упомянутого механизма расцепки, установленные на подвеске штыри и соответствующие им гнезда на откидной части, а также установленные на подвеске дополнительную верхнюю ось и опору и установленный на откидной части захват, который выходит из зацепления с этими осью и опорой при сбросе откидной части.7. Система по п. 6, отличающаяся тем, что упомянутый механизм расцепки упомянутых средств прикрепления откидной части к подвеске состоит из тяги, одним концом шарнирно соединенной с упомянутым рычагом сброса, а другим - со звеном, шарнирно закрепленным относительно подвески, и звеном, соединенным с качалкой, которая соединена с крюком расцепки промежуточным звеном, причем ось качалки закреплена относительно подвески.8. Система по п. 6 или 7, отличающаяся тем, что упомянутые средства закрепления откидной части на фюзеляже включают крюки закрепления, установленные на откидной части, и серьги закрепления, установленные на фюзеляже так, что они находятся в зацеплении с этими крюками в закрытом состоянии фонаря.9. Система по п. 8, отличающаяся тем, что упомянутые средства закрепления откидной части дополнительно включают штырь, установленный на откидной части спереди, и закрепленное относительно фюзеляжа гнездо, в которое входит этот штырь в закрытом положении фонаря.10. Система по п. 3, отличающаяся тем, что на концах упомянутого вала, установленного на втором звене, имеются подпружиненные крюки, а на каждом из первых звеньев - сектор, в зацепление с которым может входить один из подпружиненных крюков в закрытом состоянии фонаря.11. Система по п. 10, отличающаяся тем, что на каждом из первых звеньев имеется упор, который упирается во второе звено в закрытом состоянии фонаря.