КОЛЕСО ШАССИ САМОЛЕТА С ПЛАНЕТАРНЫМ ДЕМПФИРУЮЩИМ ПРИВОДОМ Российский патент 2023 года по МПК B64C25/40 F16H1/28 F16F15/123 

Изобретение относится к авиационной технике, в частности к устройству шасси воздушного судна, и более конкретно к устройству для принудительного вращения колес шасси воздушного судна и минимизации динамических нагрузок непосредственно при посадке воздушного судна в момент первого контакта с взлетно-посадочной полосой [B64C 25/40].

Известно, что при заходе самолета на посадку колеса шасси самолета остаются неподвижными до тех пор, пока при первом контакте с взлетно-посадочной полосой они не будут импульсно разогнаны до окружной скорости, при которой силы инерции колес шасси самолета больше не будут оказывать тормозящего действия на самолет. В момент первого контакта колес шасси самолета с взлетно-посадочной полосой возникают очень высокие импульсные тормозные усилия, которые приводят к разрушительной нагрузке на колеса самолета шасси и его посадочную характеристику. Известно, что на аэродромах с бетонными взлетно-посадочными полосами отчетливо виден сильный износ авиационных шин колес шасси самолета в виде широких черных полос, оставленных на взлетно-посадочной полосе. В этом случае нагрузка на шины колес шасси самолета является как механической, так и термической. При этом за короткое время температура трения достигает таких значений, что происходит сгорание и испарение материала шины колеса шасси самолета, как следствие, образуются видимые синие облака горения на поверхности контакта между взлетно-посадочной полосой и шинами колес шасси самолета.

К этому добавляется сильный механический тангенциальный удар по шинам колес и шасси самолета, который приглушенно распространяется на всю конструкцию самолета.

Известны многочисленные случаи повреждения, когда шины колес шасси самолета не выдерживали высоких импульсных нагрузок при первом контакте с взлетно-посадочной полосой, в частности, лопались и приводили к серьезным последующим повреждениям.

Тенденция на увеличение скоростных режимов полета новых типов самолетов непременно увеличивает и посадочные скорости, что только усиливает вышеперечисленные негативные явления, приближая их к своему пределу.

Известно, что максимальный положительный эффект возникает при равенстве посадочной скорости самолета и окружной скорости вращения колес шасси самолета. Только в этом случае относительная линейная скорость вращения к набегающей полосе равна нулю, а сила трения качения при их контакте минимальна. Также минимальны динамические нагрузки и капотирующий момент, а безопасность приземления максимальна.

Из уровня техники известен способ предварительной раскрутки колес шасси самолета УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАСКРУТКИ КОЛЕСА ШАССИ САМОЛЕТА ПРИ ПОЛЕТЕ ПЕРЕД ПРИЗЕМЛЕНИЕМ (RU 2384467 опубл. 20.03.2010), состоящий в подаче в установленные на корпусах колес шасси турбины воздуха из воздухозаборников (диффузоров) или из аккумулятора высокого давления, в частности, газового баллона, соединенного трубопроводами с подведенными к турбинам сопловыми элементами.

Основной технической проблемой аналога является отсутствие свойств демпфирования динамических нагрузок, а также громоздкость конструкции воздухозаборных устройств, требующая специальных мер для их уборки вместе с шасси после взлета. При взлете такие воздухозаборники создают значительное аэродинамическое сопротивление движению, которое тормозит самолет, а не ускоряет за счет привода колес. Баллонная система громоздка и имеет большой вес и требует заправки баллонов воздухом (газом) высокого давления перед полетом, что усложняет техническое обслуживание самолета.

Также известен способ торможения и маневрирования СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТОРМОЖЕНИЯ И МАНЕВРИРОВАНИЯ (RU2403180, опубл. 10.11.2010), согласно которому используют двигатель/генератор барабана колеса в качестве двигателя до приземления, чтобы согласовать окружную скорость пневматиков с относительной путевой скоростью так, что когда происходит посадка, имеется минимальная разность в этих двух скоростях. Привод колес самолета используют также для его перемещения на земле и во время взлета. Двигатель/генератор барабана колеса представляет собой дисковый электромотор, диски которого в тоже время являются дисками фрикционного тормоза.

Основной технической проблемой аналога является отсутствие свойств демпфирования динамических нагрузок, а также утяжеление шасси за счет электродвигателей и самого самолета за счет специальных бортовых аккумуляторов большой мощности в случае накопления рекуперируемой энергии торможения. Создание в малом объеме ступицы колеса эффективных моментов электромагнитных сил, достаточных для перемещения самолета при маневрировании, технически затруднительно и существенно усложняет изготовление, эксплуатацию и ремонт устройства привода колеса

Наиболее близким по технической сущности является ПРИВОДНОЙ УЗЕЛ ДЛЯ ШАССИ ВОЗДУШНОГО СУДНА (RU2529558, опубл. 27.09.2014), имеющий по меньшей мере первое колесо и второе колесо на общей оси колес, где приводной узел выполнен с возможностью присоединения к первому и второму колесам, с возможностью приведения их в движение, так, что направление продольного прохождения приводного узла лежит в плоскости, ортогональной общей оси колес, причем приводной узел дополнительно содержит: двигатель и дифференциальную передачу, причем двигатель выполнен с возможностью присоединения к первому и второму колесам через дифференциальную передачу, с возможностью приведения их в движение; первую шестерню выходной ступени, выполненную с возможностью зацепления с осевой шестерней первого колеса, которая присоединена к первому колесу, для приведения в движение первого колеса, и вторую шестерню выходной ступени, выполненную с возможностью зацепления с осевой шестерней второго колеса, которая присоединена ко второму колесу, для приведения в движение второго колеса, причем первая и вторая шестерни выходной ступени совмещены на общей оси выходной ступени, которая, по существу, ортогональна направлению продольного прохождения приводного узла.

Основной технической проблемой аналога является сложность конструкции и отсутствие в приводе свойств демпфирования динамических нагрузок.

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков.

Техническим результатом изобретения является увеличение эксплуатационного срока службы шин колес шасси, уменьшение динамических нагрузок на шины колес шасси самолета и на конструкцию шасси в целом.

Указанный технический результат достигается за счет того, что колесо шасси самолета с планетарным демпфирующим приводом, включает приводную шестерню с внешними зубьями, расположенную во внутреннем пространстве шины в центре колеса шасси самолета, входящую в зацепление и вращающую зубчатые упругодеформируемые сателлиты, содержащие демпферные пружины, или демпферные пружины с демпфирующими сердцевинами, или демпферные пружины с гидравлическими амортизаторами, входящие во внутреннее зацепление с зубьями шины и вращающие колесо шасси.

В частности, внешнее зубчатое зацепление приводной шестерни и зубчатых упругодеформируемых сателлитов, реализовано по типу шевронной зубчатой передачи.

В частности, внутреннее зубчатое зацепление зубчатых упругодеформируемых сателлитов и внутренних зубьев шины колеса шасси, реализовано по типу шевронной зубчатой передачи.

Краткое описание чертежей.

На фиг.1 показана схема колеса шасси самолета с планетарным демпфирующим приводом с зубчатыми упругодеформируемыми сателлитами, содержащими демпферные пружины.

На фиг.2 показана схема колеса шасси самолета с планетарным демпфирующим приводом с зубчатыми упругодеформируемые сателлитами, содержащими демпферные пружины с демпфирующими сердцевинами.

На фиг.3 показана схема колеса шасси самолета с планетарным демпфирующим приводом с зубчатыми упругодеформируемыми сателлитами, содержащими демпферные пружины с гидравлическими амортизаторами.

На фиг.4 вид А.

На фигурах обозначено: 1 - колесо шасси самолета, 2 - приводная шестерня, 3 - шина колеса шасси; 4 - зубчатые упругодеформируемые сателлиты, 5 - демпферные пружины, 6 - демпфирующие сердцевины, 7 - гидравлические амортизаторы, 8 - взлетно-посадочная полоса, 9 - направление полета самолета с посадочной скоростью v_c, 10 - направление вращения (раскрутки) колес с окружной скоростью v_к= v_c.

Осуществление изобретения.

Колесо шасси самолета 1 с планетарным демпфирующим приводом содержит приводимую во вращение от вала привода (на чертеже не показано) приводную шестерню 2 с внешними зубьями (см. Фиг.1), расположенную во внутреннем пространстве шины 3 в центре колеса шасси самолета, входящую в зацепление с зубчатыми упругодеформируемыми сателлитами 4 (на чертеже водило не показано) и приводящая их во вращение. Зубчатые упругодеформируемые сателлиты 4 содержат демпферные пружины 5, или демпферные пружины 5 с демпфирующими сердцевинами 6 (см. Фиг.2), или демпферные пружины 5 с гидравлическими амортизаторами 7 (см. Фиг.3).

Зубчатые упругодеформируемые сателлиты 4 входят во внутреннее зацепление с зубьями шины 3 и вращают колесо 1 шасси.

Внешнее зубчатое зацепление приводной шестерни 2 и зубчатых упругодеформируемых сателлитов 4, внутреннее зубчатое зацепление зубчатых упругодеформируемых сателлитов 4 и внутренних зубьев шины 3 колеса 1 шасси самолета, реализовано по типу шевронной зубчатой передачи.

Техническим результатом изобретения является увеличение эксплуатационного срока службы шин колес шасси, уменьшение динамических нагрузок на шины колес шасси самолета и на конструкции шасси в целом, достигается за счет того, что непосредственно перед посадкой самолета на взлетно-посадочную полосу 8 с помощью привода (на чертеже не показан), который работает либо пневматически, либо электрически, либо гидравлически, приводят во вращение приводную шестерню 2 с внешними зубьями (см. Фиг.1), расположенную во внутреннем пространстве шины 3 в центре колеса 1 шасси самолета, входящую в зацепление с зубчатыми упругодеформируемыми сателлитами 4 (на чертеже водило не показано) и приводящая их во вращение, при этом зубчатые упругодеформируемые сателлиты 4 входят во внутреннее зацепление с зубьями шины 3 и раскручивают колесо 1 шасси самолета в направлении полета до скорости 10, равной посадочной скорости самолета 9 в момент касания взлетно-посадочной полосы 8, то есть v_к=v_c.

Благодаря раскрученности колес 1 шасси самолета до v_к=v_c действие ударных инерционных сил (составляющих силу переднего удара на стойку шасси) в момент приземления самолета минимизируется. При этом нет надобности выравнивания полета до горизонтали. Вместе с тем раскрученность колес 1 снижает опасность их разрушения при попадании на возможные неровности взлетно-посадочной полосы 8 (бугорок, впадину, камушек). Кроме того, вращение колес 1 в начальный момент посадки повышает устойчивость движения самолета по взлетно-посадочной полосе 8, в особенности при посадке на мокрый асфальт (снижается вероятность движения юзом). Наконец, раскрученность колес шасси 1 до посадочной скорости вращения существенно снижает их износ из-за трения в момент контакта о взлетно-посадочную полосу 8. Соответственно повышается эксплуатационный срок службы шин 3 колес шасси 1.

При этом в момент соприкосновения шины колеса 1 шасси с поверхностью взлетно-посадочной полосы 8 рассеивается механический тангенциальный удар по шинам колес 1 и шасси самолета в результате совокупного действия нескольких упругих характеристик (в соответствии со схемой фиг. 1): упругих и демпфирующих свойств материала шины 3 колеса 1 шасси самолета, упругих и демпфирующих свойств зубчатых упругодеформируемых сателлитов 4, упругих и демпфирующих свойств демпфирующих пружин 5.

При этом в момент соприкосновения шины колеса 1 шасси с поверхностью взлетно-посадочной полосы 8 рассеивается механический тангенциальный удар по шинам колес 1 и шасси самолета в результате совокупного действия нескольких упругих характеристик (в соответствии со схемой фиг. 2): упругих и демпфирующих свойств материала шины 3 колеса 1 шасси самолета, упругих и демпфирующих свойств зубчатых упругодеформируемых сателлитов 4, упругих и демпфирующих свойств демпфирующих пружин 5, упругих и демпфирующих свойств сердцевины 6 демпфирующих пружин 5.

При этом сердцевины 6 демпфирующих пружин 5, изготовленные из материала, точно соответствующего характеристической кривой пружины и имеющих постоянную эластичность и устойчивых к разрушению, гасят возможные отклонения демпфирующих пружин 5 зубчатых упругодеформируемых сателлитов 4 в плоскости перпендикулярной оси демпфирующих пружин 5 и создают дополнительное сопротивление и рассеивание энергии в момент касания шины 3 колеса 1 шасси поверхности взлетно-посадочной полосы 8.

При этом в момент соприкосновения шины колеса 1 шасси с поверхностью взлетно-посадочной полосы 8 рассеивается механический тангенциальный удар по шинам колес 1 и шасси самолета в результате совокупного действия нескольких упругих характеристик (в соответствии со схемой фиг. 3): упругих и демпфирующих свойств материала шины 3 колеса 1 шасси самолета, упругих и демпфирующих свойств зубчатых упругодеформируемых сателлитов 4, упругих и демпфирующих свойств демпфирующих пружин 5, упругих и демпфирующих свойств гидравлических амортизаторов 7.

Во всех вариантах исполнения (фиг.1, фиг.2 и фиг.3) минимизируется динамическое воздействия тангенциального удара на шины колес шасси самолета, высокие импульсные нагрузки, динамический удар и вероятность возникновения капотирующего момента, повышается эксплуатационный срок службы шин колес шасси, в конечном счете, повышается безопасность приземления самолета.

Изобретение относится к авиационной технике. Колесо шасси самолета с планетарным демпфирующим приводом включает приводную шестерню с внешними зубьями. Шестерня расположена во внутреннем пространстве шины в центре колеса шасси самолета, входит в зацепление и вращает зубчатые упругодеформируемые сателлиты, содержащие демпферные пружины, или демпферные пружины с демпфирующими сердцевинами, или демпферные пружины с гидравлическими амортизаторами, входящие во внутреннее зацепление с зубьями шины и вращающие колесо шасси. Обеспечивается увеличение срока службы шин колес шасси, уменьшение динамических нагрузок на шины колес шасси самолета и на конструкцию шасси в целом. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Колесо шасси самолета с планетарным демпфирующим приводом, включающее приводную шестерню с внешними зубьями, расположенную во внутреннем пространстве шины в центре колеса шасси самолета, входящую в зацепление и вращающую зубчатые упругодеформируемые сателлиты, содержащие демпферные пружины, или демпферные пружины с демпфирующими сердцевинами, или демпферные пружины с гидравлическими амортизаторами, входящие во внутреннее зацепление с зубьями шины и вращающие колесо шасси.

2. Колесо шасси самолета с планетарным демпфирующим приводом по п.1, отличающееся тем, что внешнее зубчатое зацепление приводной шестерни и зубчатых упругодеформируемых сателлитов реализовано по типу шевронной зубчатой передачи.

3. Колесо шасси самолета с планетарным демпфирующим приводом по п.1, отличающееся тем, что внутреннее зубчатое зацепление зубчатых упругодеформируемых сателлитов и внутренних зубьев шины колеса шасси реализовано по типу шевронной зубчатой передачи.