КОРОБКА ПРИВОДОВ АГРЕГАТОВ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ РУЛЯМИ ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА Российский патент 2017 года по МПК B64D33/00 B64C13/40 F02C7/32 

Изобретение относится к коробке приводов агрегатов для управления по меньшей мере одним рулем летательного аппарата, в частности вертолета.

Как показано на фиг. 1 и 2, летательный аппарат, например, такой как вертолет, содержит, как известно, двигатель с передним (или фронтальным) доступом, содержащий коробку 40 периферических устройств 50 упомянутого двигателя, называемую коробкой 40 приводов агрегатов (Accessory GearBox на английском языке). Под термином «передний» в данном случае и в дальнейшем следует понимать сторону, через которую получают доступ к коробке 40 приводов агрегатов для ее технического обслуживания. Точно так же термин «задний» обозначает сторону, противоположную передней стороне по отношению к коробке 40 приводов агрегатов.

Как показано на фиг. 1, такая коробка 40 приводов агрегатов содержит, как известно, тягу 15 управления рулями, проходящую частично в канале 45 коробки 40 так, что скользит в нем, когда ей сообщают поступательное движение.

Как известно, на передней стороне кожуха 42 такой коробки 40 при помощи крепежных кронштейнов устанавливают силовой цилиндр 20 привода упомянутой тяги 15.

Силовой цилиндр 20 содержит полый корпус 21, внутри которого скользит поршень 23, установленный на так называемом силовом штоке 22 поршня, расположенном частично снаружи корпуса. Тяга 15 соединена, с одной стороны, с предназначенными для управления рулями и, с другой стороны, состыкована с выступающим из корпуса свободным концом штока 22. Соединение между штоком 22 и тягой 15 осуществляют при помощи соединительного пальца 30, проходящего перпендикулярно через тягу 15 и шток 22 и делающего их жестко соединенными в поступательном движении. Таким образом, в направлении спереди назад расположены сначала корпус силового цилиндра 20, затем участок штока 22, который находится снаружи корпуса, и, наконец, тяга 15 управления рулями, как показано на фиг. 2. Во время приведения в действие силового цилиндра 20 циркуляция текучих сред с двух сторон поршня 23 приводит к его перемещению в одном или другом направлении, в результате чего шток 22, в свою очередь, приводит в поступательное движение тягу 15 управления рулями.

Во время технического обслуживания двигателя необходимо установить (или снять) соединительный палец 30 между штоком 22 и тягой 15. Однако, как показано на фиг. 1, этот соединительный палец 30 недоступен напрямую для оператора спереди, так как находится сзади силового цилиндра 20 в зоне С, находящейся между корпусом силового цилиндра 20 и коробкой 40 приводов агрегатов. Такой монтаж требует снятия по меньшей мере части периферических устройств 50 коробки 40 для получения доступа сбоку к соединительному пальцу 30, что приводит к потере времени и повышает стоимость обслуживания летательного аппарата, что является первым недостатком.

Кроме того, несмотря на такое снятие периферических устройств 50 коробки 40, доступ к соединительному пальцу 30 все равно остается затрудненным, и оператор осуществляет действия по установке (или снятию) пальца 30 вслепую, что делает их сложными и затратными по времени и является вторым недостатком.

Кроме того, как показано на фиг. 1, чтобы получить зону С доступа к соединительному пальцу 30 между коробкой 40 приводов агрегатов и силовым цилиндром 20, необходимо переместить вперед силовой цилиндр 20 коробки 40 приводов агрегатов. Такое перемещение требует установки силового цилиндра 20 на коробке 40 приводов агрегатов со значительным выступом, что делает силовой цилиндр 20 чувствительным к различным вибрационным возбуждениям газотурбинного двигателя и создает проблемы механической прочности креплений силового цилиндра 20 на кожухе 42 коробки 40 приводов агрегатов, то есть является третьим недостатком.

Наконец, участок наружных каналов 27А и 27В входа и выхода текучей среды из силового цилиндра 20, частично показанных на фиг. 1, может мешать доступу к зоне С доступа, что еще больше усложняет операции обслуживания и является четвертым недостатком.

Первоначально изобретение было задумано для решения проблемы, связанной с использованием гидравлического силового цилиндра, однако его можно применять для любого типа силового цилиндра, например пневматического, электрического, электропневматического, электромеханического, электрогидравлического силового цилиндра и т.д.

Настоящее изобретение призвано устранить по меньшей мере частично эти недостатки и предложить коробку приводов агрегатов для управления рулями летательного аппарата, обеспечивающую легкий и быстрый монтаж и демонтаж соединения между штоком поршня и тягой управления рулями, чтобы сократить время и стоимость технического обслуживания летательного аппарата.

В связи с этим объектом изобретения является коробка приводов агрегатов газотурбинного двигателя для летательного аппарата, при этом упомянутая коробка содержит кожух, тягу управления рулями летательного аппарата, выполненную с возможностью скольжения в осевом направлении внутри упомянутой коробки, и силовой цилиндр привода упомянутой тяги, установленный на упомянутом кожухе, при этом упомянутый силовой цилиндр содержит полый корпус, поршень, выполненный с возможностью поступательного перемещения внутри упомянутого корпуса, и шток поршня, соединенный с упомянутым поршнем и проходящий по меньшей мере частично снаружи корпуса силового цилиндра, при этом упомянутый шток соединен с тягой, при этом коробка отличается тем, что корпус силового цилиндра расположен между соединением штока с тягой и кожухом коробки.

Такая коробка позволяет вынести соединение штока с тягой в зону с передней стороны силового цилиндра. В данном случае и в дальнейшем термин «передний» обозначает сторону, с которой оператор располагается для осуществления технического обслуживания коробки приводов агрегатов. Под термином «задний» следует понимать сторону, противоположную передней стороне относительно коробки приводов агрегатов.

Таким образом, оператор, находящийся перед коробкой приводов агрегатов, может легко и быстро осуществлять техническое обслуживание, так как он имеет прямой доступ к соединению штока с тягой для его монтажа или демонтажа.

Кроме того, такой силовой цилиндр можно установить непосредственно прилегающим к кожуху коробки приводов агрегатов, поскольку нет необходимости оставлять зону доступа между силовым цилиндром и коробкой приводов агрегатов, что позволяет уменьшить выступ силового цилиндра относительно коробки приводов агрегатов, то есть силовой цилиндр становится более стойким к вибрациям, создаваемым двигателем.

Когда корпус силового цилиндра устанавливают напрямую прилегающим к кожуху, наружные каналы входа и выхода текучей среды силового цилиндра можно интегрировать непосредственно в кожух коробки, чтобы высвободить пространство вокруг корпуса силового цилиндра. Например, один из каналов можно выполнить непосредственно в стенке корпуса силового цилиндра, а другой канал может проходить от корпуса напрямую через кожух.

Предпочтительно шток поршня является полым и проходит через весь полый корпус, при этом тяга управления расположена коаксиально внутри штока поршня.

Таким образом, за счет прохождения тяги управления через корпус силового цилиндра соединение штока с тягой можно осуществить спереди силового цилиндра.

Согласно отличительному признаку изобретения корпус силового цилиндра содержит на уровне своего дистального конца первую стенку, содержащую первое отверстие, через которое скользит шток поршня, и на уровне своего проксимального конца - вторую стенку, содержащую второе отверстие, через которое тоже скользит шток поршня, при этом шток и тяга соединены на уровне своих соответствующих проксимальных концов так, что являются жестко соединенными в поступательном движении. Шток поршня имеет при этом осевую длину, превышающую осевую длину полого корпуса силового цилиндра.

В данном случае и в дальнейшем под термином «проксимальный» следует понимать положение, максимально близкое к стороне коробки, где находится оператор, чтобы иметь к ней доступ для осуществления технического обслуживания. Точно так же под термином «дистальный» в данном случае и в дальнейшем следует понимать положение, наиболее удаленное от стороны коробки, где находится оператор, чтобы иметь к ней доступ для осуществления технического обслуживания.

Согласно признаку изобретения соединения между штоком поршня и соответственно первым отверстием и вторым отверстием являются герметичными. Предпочтительно на уровне каждого отверстия прохождения штока силового цилиндра содержит уплотнительную прокладку для герметизации соединения между штоком и корпусом силового цилиндра.

Предпочтительно шток поршня и тяга соединены при помощи соединительного пальца, проходящего перпендикулярно через шток и тягу. Использование такого соединительного пальца позволяет прочно удерживать шток и тягу жестко соединенными в поступательном движении.

Предпочтительно на уровне своего проксимального конца тяга управления содержит шаровую опору блокировки тяги внутри штока. Предпочтительно шаровая опора блокировки выполнена в виде шара, входящего в прямой контакт со штоком по всей кольцевой поверхности. Такая шаровая опора позволяет избегать зазора между тягой и штоком на уровне их соединения.

Согласно отличительному признаку изобретения через шаровую опору насквозь проходит крепежный палец. Такое соединение позволяет прочно закрепить тягу на штоке и удерживать их коаксиально относительно друг друга.

Согласно другому отличительному признаку изобретения поршень расположен между проксимальным концом и дистальным концом штока, предпочтительно в его середине. Такое расположение поршня позволяет высвободить проксимальный конец штока для обеспечения соединения штока и тяги на уровне их соответствующих проксимальных концов. Таким образом, поршень делит тягу на дистальный участок и проксимальный участок, при этом последний включает в себя соединение штока с тягой.

Предпочтительно поршень выполнен в виде диска, расположенного поперечно к оси штока.

Согласно признаку изобретения поршень делит внутренний объем полого корпуса силового цилиндра на проксимальное пространство и дистальное пространство, при этом корпус содержит первый канал циркуляции первой текучей среды, проходящий между проксимальным пространством и кожухом коробки, и второй канал циркуляции второй текучей среды, проходящий между дистальным пространством и кожухом коробки.

Предпочтительно первый канал выполнен в стенке полого корпуса и выходит наружу корпуса на уровне кожуха коробки, и/или второй канал выходит наружу корпуса на уровне кожуха коробки. Таким образом, силовой цилиндр имеет ограниченный габарит, его можно быстро установить непосредственно прилегающим к корпусу коробки, что ограничивает выступ силового цилиндра относительно коробки приводов агрегатов.

Объектом изобретения является также способ монтажа описанного выше силового цилиндра, включающий в себя этап расположения корпуса силового цилиндра на кожухе коробки и этап соединения штока поршня с тягой управления таким образом, чтобы корпус силового цилиндра находился между соединением штока с тягой и кожухом коробки.

Предпочтительно способ содержит этап расположения тяги управления коаксиально внутри штока поршня и этап соединения тяги управления и штока поршня, предпочтительно при помощи соединительного пальца, на уровне их соответствующих проксимальных концов.

Объектом изобретения является также летательный аппарат, в частности, типа вертолета, содержащий газотурбинный двигатель, по меньшей мере один управляемый руль и описанную выше коробку приводов агрегатов, в котором тяга управления соединена с упомянутым рулем.

Другие отличительные признаки и преимущества изобретения будут более очевидны из нижеследующего описания, представленного в качестве неограничительного примера, со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых аналогичные объекты обозначены одинаковыми позициями.

Фиг. 1 - схематичный вид в поперечном разрезе известной коробки приводов агрегатов.

Фиг. 2 - вид передней стороны известной коробки приводов агрегатов.

Фиг. 3 - схематичный вид в поперечном разрезе заявленной коробки приводов агрегатов.

Фиг. 4 - вид передней стороны заявленной коробки приводов агрегатов.

Описание заявленной коробки приводов агрегатов

Как схематично показано на фиг. 4, летательный аппарат, например, такой как вертолет, содержит двигатель с передним (или фронтальным) доступом, содержащий коробку 140 периферических устройств 50 двигателя, называемую коробкой приводов агрегатов (Accessory GearBox на английском языке).

Как показано на фиг. 3 и 4, коробка 140 приводов агрегатов содержит кожух 42, в котором выполнен канал 45, внутри которого расположена тяга 115 управления рулями летательного аппарата, выполненная с возможностью скольжения в осевом направлении внутри упомянутого канала 45. Иначе говоря, поступательное перемещение тяги 115 позволяет изменять наклон по меньшей мере одного руля летательного аппарата.

Как показано на фиг. 3, коробка 140 приводов агрегатов содержит силовой цилиндр 120 привода упомянутой тяги 115, который установлен на передней стороне кожуха 42 коробки 140 приводов агрегатов.

Силовой цилиндр 120 содержит полый корпус 121, в котором установлен шток 122, жестко соединенный с поршнем 123.

Корпус 120 силового цилиндра 120 выполнен в виде продольного цилиндра, который расположен перпендикулярно к передней стороне кожуха 42 и который может иметь разное сечение, например квадратное или круглое.

На уровне своего дистального конца 121d корпус 121 содержит первую стенку 124, содержащую первое отверстие 125, через которое скользит шток 122 поршня, и на уровне своего проксимального конца 121р - вторую стенку 126, содержащую второе отверстие 128, через которое скользит шток 122 поршня.

Поршень 123 установлен на штоке 122 поршня, по существу, в его середине, и они образуют моноблочную конструкцию. Поршень 123 выполнен с возможностью поступательного перемещения внутри корпуса 121 вдоль оси силового цилиндра 120. Поршень 123 делит внутренний объем корпуса 121 на два пространства А и В, при этом каждое пространство может быть по меньшей мере частично занято текучей средой, которая может заходить и выходить из упомянутого пространства через каналы (не показаны). Таким образом, как известно, поршень 123 можно перемещать, изменяя давление текучей среды в пространствах А, В корпуса 121.

Предпочтительно продольная стенка полого корпуса 121 включает в себя по меньшей мере один из упомянутых каналов для обеспечения гидравлического соединения кожуха 42 с коробкой 140, что позволяет ограничить общий габарит силового цилиндра 120.

Шток 122 поршня выполнен в виде полой цилиндрической трубки, внутри которой коаксиально расположена тяга 115 управления. В этом примере, как показано на фиг. 3, шток 122 поршня имеет осевую длину, превышающую осевую длину полого корпуса 121 силового цилиндра 120.

Шток 122 поршня и тяга 115 управления рулями соединены на уровне своих соответствующих проксимальных концов 122р и 115р при помощи соединительного пальца 130, который делает их жестко соединенными в поступательном движении.

Тяга 115 управления содержит на уровне своего проксимального конца 115р шаровую опору 118 блокировки тяги 115 в штоке 122, при этом через шаровую опору 118 проходит соединительный палец 130.

Такое соединение позволяет располагать корпус 121, шток 122 поршня, поршень 123 и тягу 115 управления коаксиально относительно друг друга.

Между штоком 122 и корпусом 121 соответственно на уровне отверстий 125 и 128 расположены, например, ступенчато, например, в виде Х, уплотнительные прокладки 132 для обеспечения герметичности соединений между штоком и корпусом силового цилиндра.

На фиг. 4 показана передняя сторона заявленной коробки 140 приводов агрегатов и, в частности, соединение между штоком 122 поршня и тягой 115 управления, выполненное при помощи соединительного пальца 130, что облегчает для оператора доступ к нему спереди силового цилиндра 120.

Такой доступ позволяет избегать демонтажа периферических устройств 50 и упрощает техническое обслуживание коробки приводов агрегатов, а также позволяет сократить время и расходы.

Соединение силового цилиндра

Чтобы установить силовой цилиндр на кожухе 42 коробки 140 приводов агрегатов, сначала на первом этапе располагают корпус силового цилиндра 121 на кожухе 42 коробки 140 таким образом, чтобы вставить тягу 115 управления внутрь штока 122 поршня, затем на втором этапе при помощи соединительного пальца 130 шток 122 поршня соединяют с тягой 115 управления на уровне их соответствующих проксимальных концов 115р и 122р таким образом, чтобы расположить корпус 121 силового цилиндра 120 между соединительным пальцем 130 и кожухом 42 коробки 140.

Как показано на фиг. 4, оператор может очень легко снять или установить соединительный палец 130, который находится спереди силового цилиндра и к которому оператор получает гораздо более быстрый и легкий доступ по сравнению с известными решениями.

Применение силового цилиндра

Для приведения в действие силового цилиндра 120 регулируют давление текучей среды в каналах (не показаны), питающих пространства А, В полого корпуса 121, чтобы перемещать поршень 123 внутри полого корпуса 121 в необходимом направлении.

Предпочтительно один или два канала питания текучей средой пространств А, В можно по меньшей мере частично интегрировать непосредственно в коробку 140 приводов агрегатов, чтобы освободить пространство вокруг силового цилиндра 120. Действительно, поскольку соединительный палец 130 находится спереди полого корпуса 121, то больше нет необходимости оставлять пространство между полым корпусом 121 и кожухом 42.

Когда поршень 123 перемещается в одном или другом направлении внутри полого корпуса 121, он приводит в поступательное движение шток 122 поршня.

Во время своего перемещения поршень 123 скользит через корпус 121, и шток 122 поршня перемещает, в свою очередь, тягу 115, обеспечивая, таким образом, управление соответствующими рулями.

Коробка (140) приводов агрегатов газотурбинного двигателя для летательного аппарата содержит кожух (42), тягу (115) управления рулями летательного аппарата, выполненную с возможностью скольжения в осевом направлении внутри коробки (140), и силовой цилиндр (120) привода тяги (115), установленный на упомянутом кожухе (42). Силовой цилиндр (120) содержит полый корпус (121), поршень (123), выполненный с возможностью поступательного перемещения внутри упомянутого корпуса (121), и шток (122) поршня, соединенный с упомянутым поршнем (123) и проходящий снаружи корпуса (121) силового цилиндра (120). Шток (122) соединен с тягой (115). Корпус (121) силового цилиндра (120) расположен между соединением штока (122) с тягой (115) и кожухом (42) коробки (140). Летательный аппарат содержит газотурбинный двигатель, управляемый руль и коробку (140) приводов агрегатов, в которой тяга (115) управления соединена с рулем. Группа изобретений направлена на сокращение времени монтажа и демонтажа при техническом обслуживании. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Коробка приводов агрегатов газотурбинного двигателя для летательного аппарата, при этом упомянутая коробка (140) содержит кожух (42), тягу (115) управления рулями летательного аппарата, выполненную с возможностью скольжения в осевом направлении внутри упомянутой коробки (140), и силовой цилиндр (120) привода упомянутой тяги (115), установленный на упомянутом кожухе (42), при этом упомянутый силовой цилиндр (120) содержит полый корпус (121), поршень (123), выполненный с возможностью поступательного перемещения внутри упомянутого корпуса (121), и шток (122) поршня, соединенный с упомянутым поршнем (123) и проходящий по меньшей мере частично снаружи корпуса (121) силового цилиндра (120), при этом упомянутый шток (122) соединен с тягой (115), при этом коробка (140) отличается тем, что корпус (121) силового цилиндра (120) расположен между соединением штока (122) с тягой (115) и кожухом (42) коробки (140).

2. Коробка по п. 1, в которой шток (122) поршня является полым и проходит через весь полый корпус (121), при этом тяга (115) управления расположена коаксиально внутри штока (122) поршня.

3. Коробка по п. 1, в которой корпус (121) силового цилиндра (122) содержит на уровне своего дистального конца (121d) первую стенку (124), содержащую первое отверстие (125), через которое скользит шток (122) поршня, и на уровне своего проксимального конца (121р) - вторую стенку (126), содержащую второе отверстие (128), через которое скользит шток (122) поршня, при этом шток (122) и тяга (115) соединены на уровне своих соответствующих проксимальных концов (122р, 115р) так, что являются жестко соединенными в поступательном движении.

4. Коробка по п. 1, в которой шток (122) поршня и тяга (115) управления соединены при помощи соединительного пальца (130), проходящего перпендикулярно через шток (122) и тягу (115).

5. Коробка по п. 1, в которой тяга (115) управления содержит, на уровне своего проксимального конца (115р), шаровую опору (118) блокировки тяги (115) внутри штока (122).

6. Коробка по п. 5, в которой шаровая опора блокировки выполнена в виде шара (118), входящего в прямой контакт со штоком (122) по всей кольцевой поверхности.

7. Коробка по п. 5, в которой через шаровую опору (118) насквозь проходит крепежный палец (130).

8. Коробка по п. 3, в которой поршень (123) расположен между проксимальным концом (122р) и дистальным концом штока (122).

9. Коробка по п. 3, в которой соединения между штоком (122) поршня и соответственно первым отверстием (125) и вторым отверстием (128) являются герметичными.

10. Летательный аппарат, содержащий газотурбинный двигатель, по меньшей мере один управляемый руль и коробку (140) приводов агрегатов по одному из предыдущих пунктов, в которой тяга (115) управления соединена с упомянутым рулем.