ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЙ ПРИВОД ЗАКРЫЛКА САМОЛЕТА Российский патент 2014 года по МПК B64C13/42 F16H25/22 

Изобретение относится к авиастроению и может быть применено в приводе подвижной аэродинамической поверхности самолета, в частности, в устройстве выдвижения закрылка.

Известна система привода аэродинамических поверхностей самолета (GB №2126177 от 03.09.1982; GB №2449172 от 09.05.2007), включающая секции валов, соединенных с предкрылками, один или более сервоприводов, соединенных с валами; управляемые муфты, соединяющие секции валов и тормозной механизм, присоединенный к валам. При превышении предельной величины крутящего момента, передаваемого секцией вала через зубчатую передачу, происходит срез предохранительного штифта (GB №2126177).

Известен силовой мини-привод подвижной аэродинамической поверхности летательного аппарата (патент RU №2408125 от 27.01.2010), корпус которого снабжен элементом крепления к подвижной аэродинамической поверхности таким образом, что продольная ось силового мини-привода ориентирована параллельно оси поворота подвижной аэродинамической поверхности летательного аппарата с расположенными внутри корпуса электродвигателем и многоступенчатой волновой передачей с телами качения, выходное звено которого снабжено втулкой, закрепленной на торцовой поверхности, и тягой с проушинами, одна из которых надета на втулку, а другая крепится к неподвижной части летательного аппарата.

Данный мини-привод не позволяет совершать ход управляемой аэродинамической поверхности, больший, чем радиус крепления втулки для тяги с проушинами, что не позволяет использовать его для привода закрылка самолета с большим ходом.

Известен электромеханический привод аэродинамической поверхности самолета (патент RU №2442721 от 09.06.2010), имеющий два электромеханических привода, каждый из которых состоит из корпуса, закрепленного в каркасе неподвижной аэродинамической поверхности, и расположенной соосно электродвигателю двухступенчатой волновой передачи с выходным валом, соединенным с управляемой аэродинамической поверхностью, а также средства аварийного разъединения выходного вала и управляемой аэродинамической поверхности в виде установленного в выходном валу зубчатого стакана и пиропатрона, присоединенного к полости перед зубчатым стаканом.

Недостаток известной системы приводов - в их пониженной надежности при оснащении одним или более сервоприводом, общим для всех секций валов.

Известны изобретения устройств выдвижения закрылков самолета (патенты US №4172575 от 14.10.1977, US №4605187 от 09.03.1984; US №5098043 от 27.02.1990; US №7309043 от 27.04.2005; US №7600718 от 10.04.2006; US №7861978 от 06.07.2006; заявка WO №2012/000664 от 29.06.2010; RU №2214347 от 20.10.2003; RU №2399554 от 12.04.2006), каждое из которых содержит электромеханический или иной основной и резервный приводы закрылков, соединенные с закрылком; разделенный на секции основной вал, установленный в опорах, закрепленных в каркасе крыла, взаимодействующего с механизмами, имеющими кривошип и шатун; разъемные муфты, соединяющие между собой секции основного вала; управляемый тормоз основного вала; один или два электромеханических привода основного вала с корпусами, закрепленными в каркасе крыла, каждый из которых имеет размещенные внутри корпуса электродвигатель и датчик углового положения ротора электродвигателя, двухступенчатый волновой редуктор с телами вращения с полым выходным валом.

Общий недостаток известных систем приводов - в их пониженной надежности при оснащении закрылков одним или более сервоприводами, общими для всех секций валов или независимыми для каждого закрылка приводами.

Техническая задача изобретения - повышение надежности электромеханического привода закрылков.

Техническая задача решена в конструкции привода системы управления закрылками самолета, содержащей: две рычажные системы, соединенные с закрылком, имеющие шатуны, соединенные через кривошип с основным валом; разделенный на секции основной вал с установленными в опорах, закрепленных в каркасе крыла, кривошипами, взаимодействующими с шатунами рычажных систем; разъемные муфты, соединяющие между собой секции основного вала; два электромеханических привода секций основного вала с корпусами, закрепленными в каркасе крыла, каждый из которых имеет размещенные внутри корпуса электродвигатель и датчик углового положения ротора электродвигателя, по меньшей мере, двухступенчатый волновой редуктор с телами вращения с полым выходным валом, имеющий, по меньшей мере, два эксцентрика с противоположно направленными эксцентриситетами с установленными на эксцентриках подшипниками и рабочими кольцами первой ступени, составляющими волнообразователь; сепаратор первой ступени волнового редуктора с размещенными в нем телами вращения, взаимодействующими с волновой поверхностью жесткого колеса первой ступени, на котором установлены эксцентрики с подшипниками и рабочими кольцами второй ступени; сепаратор второй ступени с размещенными в нем телами вращения, взаимодействующими с рабочими кольцами и волновой поверхностью жесткого колеса второй ступени, при этом жесткое колесо первой ступени волнового редуктора имеет полый вал, а волнообразователь расположен на полом валу; сепаратор второй ступени волнового редуктора закреплен в корпусе и является неподвижным, а жесткое колесо второй ступени с волновой поверхностью установлено с возможностью вращения относительно корпуса и имеет полый выходной вал; ротор электродвигателя электромеханического привода является полым, а основной вал, длина каждой секции которого превышает длину одного электромеханического привода, размещен внутри полого ротора, полого вала жесткого колеса первой ступени и полого выходного вала жесткого колеса второй ступени; при этом между основным и полым выходным валами установлено управляемое устройство их разъединения.

Для повышения надежности электромеханического привода закрылка и уменьшения времени разъединения полого выходного и основного валов управляемое устройство разъединения выполнено в виде зубчатой втулки с наружными зубьями, соединяющими ее с внутренней зубчатой поверхностью полого выходного вала и внутренними шлицами, соединяющими ее со шлицевой частью поверхности основного вала, а в крышке установлен по меньшей мере один пиропатрон с электрическим инициатором горения пиротехнического заряда, соединенный каналом с полостью выходного вала, ограниченной зубчатой втулкой. Во избежание заклинивания зубчатой втулки предпочтительна установка в крышке симметрично относительно оси электромеханического привода двух пиропатронов.

Для уменьшения габаритов электромеханического привода ротор электродвигателя электромеханического привода имеет максимальную частоту вращения, выбираемую из интервала 3000…15000 мин^-1.

Для увеличения крутящего момента на выходном валу передаточное отношение волнового редуктора находится в интервале 500…1500.

Технический эффект - повышение надежности электромеханического привода закрылка - достигается за счет совокупности отличительных признаков, а именно: жесткое колесо первой ступени волнового редуктора имеет полый вал, а волнообразователь расположен на полом валу; сепаратор второй ступени волнового редуктора закреплен в корпусе и является неподвижным, а жесткое колесо второй ступени с волновой поверхностью установлено с возможностью вращения относительно корпуса и имеет полый выходной вал; ротор электродвигателя электромеханического привода является полым, а основной вал, длина каждой секции которого превышает длину одного электромеханического привода, размещен внутри полого ротора, полого вала жесткого колеса первой ступени и полого выходного вала жесткого колеса второй ступени; при этом между основным и полым выходным валами установлено управляемое устройство их разъединения.

Совокупность отличительных признаков не обнаружена в научно-технической и патентной информации, что свидетельствует о соответствии изобретения критерию «новизна».

Совокупность отличительных признаков не следует явно из уровня техники, поэтому изобретение соответствует критерию «изобретательский уровень».

На фиг.1 показан привод закрылка с двумя электромеханическими приводами.

На фиг.2 - электромеханический привод закрылка через рычажную систему, вид А на фиг.1.

На фиг.3 - конструкция электромеханического привода закрылка, показанного на фиг.1.

На фиг.4 - сечение В-В на фиг.3.

Конструкция электромеханического привода закрылков самолета содержит (фиг.1-4): две рычажные системы 1 и 2, соединенные с закрылком 3 (фиг.2), имеющие шатуны 4, соединенные через кривошип 5 с основным валом 6; разделенный на секции основной вал 6 с установленными в опорах 7, закрепленных в каркасе 8 крыла 9, кривошипами 5, взаимодействующими с шатунами 4 рычажных систем 1 и 2; разъемные муфты 10, соединяющие между собой секции основного вала 6; два электромеханических привода 11 и 12 секций основного вала 6 с корпусами 13 и 14, закрепленными в каркасе 8 крыла 9, каждый из которых имеет размещенные внутри корпуса 13 (14) электродвигатель 15 и датчик 16 углового положения ротора 17 электродвигателя 15, двухступенчатый волновой редуктор 18 с телами вращения 19 и 20 с полым выходным валом 21, имеющий, по меньшей мере, два эксцентрика 22 и 23 с противоположно направленными эксцентриситетами с установленными на эксцентриках 22 и 23 подшипниками 24 и 25 и рабочими кольцами 26 и 27 первой ступени, составляющими волнообразователь первой ступени; сепаратор 28 первой ступени волнового редуктора 18 с размещенными в нем телами вращения 19, взаимодействующими с волновой поверхностью 29 жесткого колеса 30 первой ступени, на котором установлены эксцентрики 31 и 32 с подшипниками 33 и 34 и рабочими кольцами 35 и 36 второй ступени; сепаратор 37 второй ступени с размещенными в нем телами вращения 20, взаимодействующими с рабочими кольцами 35 и 36 и волновой поверхностью 38 жесткого колеса 39 второй ступени, при этом жесткое колесо 30 первой ступени волнового редуктора 18 имеет полый вал 40, а волнообразователь второй ступени расположен на полом валу 40; сепаратор 37 второй ступени волнового редуктора 18 закреплен в корпусе 14 и является неподвижным, а жесткое колесо 39 второй ступени с волновой поверхностью 38 установлено с возможностью вращения относительно корпуса 14 и имеет полый выходной вал 21; ротор 17 электродвигателя 15 электромеханического привода 11 (12) является полым, а основной вал 6, длина каждой секции которого превышает длину одного электромеханического привода 11 (12), размещен внутри полого ротора 17, полого вала 40 жесткого колеса 30 первой ступени и полого выходного вала 21 жесткого колеса 39 второй ступени; при этом между основным валом 6 и полым выходным валом 21 установлено управляемое устройство 41 их разъединения.

Для повышения надежности системы и уменьшения времени разъединения управляемое устройство 41 разъединения полого выходного вала 21 и основного вала 6 выполнено в виде зубчатой втулки 42 с наружными зубьями, соединяющими ее с внутренней зубчатой поверхностью полого выходного вала 21 и внутренними шлицами, соединяющими ее со шлицевой частью поверхности основного вала 6, а в крышке 43 установлен, по меньшей мере, один пиропатрон 44 с электрическим инициатором горения пиротехнического заряда (не показан), соединенный каналом 45 с полостью 46 выходного вала 21, ограниченной зубчатой втулкой 42. Во избежание заклинивания зубчатой втулки 42 предпочтительна установка в крышке 43 симметрично относительно оси электромеханического привода 12 двух пиропатронов 44.

Для уменьшения габаритов электромеханического привода ротор 17 электродвигателя 15 электромеханического привода 11(12) имеет максимальную частоту вращения, выбираемую из интервала 3000…15000 мин^-1.

Для увеличения крутящего момента на выходном валу 21 передаточное отношение волнового редуктора может находиться в интервале 500…1500.

При выдвижении закрылка 3 (фиг.2) крутящий момент ротора 17 (фиг.3) электродвигателя 15 передается через волнообразователь первой ступени на жесткое колесо 30 первой ступени волновой передачи, соединенное с волнообразователем второй ступени, и через волнообразователь второй ступени на жесткое колесо 39 и далее на выходной полый вал 21. Данные о положении ротора 17, используемые для управления электромеханическим приводом 12, регистрируются датчиком 16 положения ротора 17 и передаются в систему управления (не показана).

Крутящий момент с выходного вала 21 через управляемое устройство 41 передается на основной вал 6 и через кривошип 5 и шатун 4 преобразуется в силу, действующую на рычажную систему 1 (2); под действием этой силы закрылок 3 выдвигается в заданное положение.

Для возврата закрылка 3 в исходное положение производится реверсирование электродвигателей 11 и 12.

Изобретение относится к авиастроению и может быть применено в приводе подвижной аэродинамической поверхности самолета, в частности в устройстве выдвижения закрылка. Привод закрылков самолета содержит две рычажные системы, имеющие шатуны, соединенные через кривошип с секционным основным валом, который установлен в опорах. Секции опорного вала соединены разъемными муфтами. Электромеханический привод секций основного вала имеет электродвигатель и датчик углового положения полого ротора, по меньшей мере, двухступенчатый волновой редуктор с телами вращения с полым выходным валом. Волнообразователь первой и второй ступеней состоит из двух эксцентриков с противоположно направленными эксцентриситетами, подшипников и рабочих колец. В сепараторе первой и второй ступеней размещены тела вращения, взаимодействующие с волновой поверхностью жесткого колеса соответствующей ступени. Между основным и полым выходным валами установлено управляемое устройство их разъединения. Технический результат - повышение надежности электромеханического привода. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Электромеханический привод закрылка самолета, содержащий две рычажные системы, соединенные с закрылком, имеющие шатуны, соединенные через кривошип с основным валом; разделенный на секции основной вал с установленными в опорах, закрепленных в каркасе крыла, кривошипами, взаимодействующими с шатунами рычажных систем; разъемные муфты, соединяющие между собой секции основного вала; два электромеханических привода секций основного вала с корпусами, закрепленными в каркасе крыла, каждый из которых имеет размещенные внутри корпуса электродвигатель и датчик углового положения ротора электродвигателя, по меньшей мере, двухступенчатый волновой редуктор с телами вращения с полым выходным валом, имеющий по меньшей мере два эксцентрика с противоположно направленными эксцентриситетами с установленными на эксцентриках подшипниками и рабочими кольцами первой ступени, составляющими волнообразователь; сепаратор первой ступени волнового редуктора с размещенными в нем телами вращения, взаимодействующими с волновой поверхностью жесткого колеса первой ступени, на котором установлены эксцентрики с подшипниками и рабочими кольцами второй ступени; сепаратор второй ступени с размещенными в нем телами вращения, взаимодействующими с рабочими кольцами и волновой поверхностью жесткого колеса второй ступени, отличающийся тем, что жесткое колесо первой ступени волнового редуктора имеет полый вал, а волнообразователь расположен на полом валу; сепаратор второй ступени волнового редуктора закреплен в корпусе и является неподвижным, а жесткое колесо второй ступени с волновой поверхностью установлено с возможностью вращения относительно корпуса и имеет полый выходной вал; ротор электродвигателя электромеханического привода является полым, а основной вал, длина каждой секции которого превышает длину одного электромеханического привода, размещен внутри полого ротора, полого вала жесткого колеса первой ступени и полого выходного вала жесткого колеса второй ступени; при этом между основным и полым выходным валами установлено управляемое устройство их разъединения.

2. Привод по п.1, отличающийся тем, что управляемое устройство разъединения полого выходного и основного валов выполнено в виде зубчатой втулки с наружными зубьями, соединяющими ее с внутренней зубчатой поверхностью полого выходного вала и внутренними шлицами, соединяющими ее со шлицевой частью поверхности основного вала, а в крышке установлен по меньшей мере один пиропатрон с электрическим инициатором горения пиротехнического заряда, соединенный каналом с полостью выходного вала, ограниченной зубчатой втулкой.

3. Привод по п.1, отличающийся тем, что в крышке симметрично относительно оси электромеханического привода установлены два пиропатрона.

4. Привод по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что ротор электродвигателя электромеханического привода имеет максимальную частоту вращения, выбираемую из интервала 3000…15000 мин^-1.

5. Привод по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что передаточное отношение волнового редуктора находится в интервале 500…1500.