Основная опора шасси самолёта Российский патент 2024 года по МПК B64C25/10 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к авиационной технике, а именно к посадочным устройствам летательных аппаратов и, в частности, к основной опоре самолета взлетно-посадочного устройства летательного аппарата, и может быть использовано как устройство, предотвращающее катастрофические ситуации, связанные с превышением расчетных нагрузок на шасси при посадке самолета с перегрузками, превышающими расчетные значения.

Уровень техники

Практически все современные пассажирские самолеты строятся по одной и той же схеме, с двигателями под крылом, что приводит к необходимости установки на них высоких стоек основных опор шасси. В условиях увеличения степени двухконтурности применяемых двигателей и стремлении максимально приблизить их к борту самолета, рост высоты основных опор шасси особенно заметен. Из-за роста высоты стойки, при малом (обычно) расстоянии между узлами крепления ее к крылу, растут и реакции в этих узлах, поскольку определяющей нагрузкой оказывается горизонтальная составляющая от силы посадочного удара, действующая на большом плече. Поскольку эти нагрузки становятся расчетными для узлов навески стойки и не должны разрушаться, становится возможным разрушение конструкции крыла. Согласно же требованиям АП для исключения возникновения пожара опоры шасси должны быть спроектированы таким образом, чтобы в случае их разрушения не происходило нарушения герметичности топливных емкостей самолета, расположенных, как правило, в зонах установки опор.

Известны также технические решения с использованием одноподкосных схем фиксации опор шасси, в которых передний и задний узлы навески содержат шаровые опоры. Обычно, передний узел на лонжероне крыла, а, задний - на продольной балке. В этом случае предполагается, что, при «безопасном» разрушении переднего узла (от горизонтальной составляющей посадочного удара) развивающийся перекос в заднем узле приведет к его «долому» с отрывом стойки от конструкции крыла. К недостаткам решения следует отнести значительные величины усилий в разрушаемых узлах, близких по величине к усилиям, при которых возможно повреждение конструкции.

Из уровня техники известны узлы крепления воздушного судна (US 6679452 B1, опубл. 20.01.2004). Узлы опоры шасси и связанные с ними способы установки. В одном варианте осуществления узел опоры шасси, пригодный для использования с крылом летательного аппарата, включает в себя заднюю опорную балку цапфы, имеющую базовую часть, заднюю опору цапфы, отстоящую от базовой части, и центральную ось среза, проходящую от базовой части к задней опоре цапфы. Задняя опора цапфы может быть, по меньшей мере, приблизительно выровнена по вертикали с центральной осью среза. Базовая часть может быть выполнена с возможностью прикрепления, по меньшей мере, вплотную к заднему лонжерону крыла с помощью множества предохранительных штифтов, выполненных с возможностью выхода из строя и отсоединения задней опорной балки цапфы от заднего лонжерона крыла, когда шасси прикладывает предварительно выбранное усилие к задней опоре цапфы.

Из уровня техники известно шасси летательного аппарата (см. EP 1784330 B1, опубл. 16.05.2007). Известное шасси летательного аппарата содержит основную опору, складную стойку и фиксирующее звено, выполненное с возможностью удержания складной стойки в положении, когда шасси выдвинуто. Складная стойка содержит первый упор и второй упор, а шасси выполнено таким образом, что второй упор поворачивается в первом направлении из первого положения во второе положение по мере перемещения шасси из убранной конфигурации в расширенную конфигурацию. Концевой упор выполнен таким образом, что в случае выхода из строя фиксирующего звена второй фиксирующий элемент поворачивается в первом направлении из второго положения в третье положение, в котором фиксатор контактирует с концевым упором, тем самым предотвращая дальнейшее перемещение фиксатора. второй фиксирующий элемент в первом направлении и при этом складывающийся фиксатор перемещается по центру, когда второй фиксирующий элемент перемещается из первого положения в третье положение.

Из уровня техники известна основная опора шасси самолета телескопического типа, содержащая корпус стойки шасси с амортизатором, поворотные узлы крепления и траверсу стойки шасси (см. RU 2371353, B64C 25/14, опубл. 27.10.2009).

Из уровня техники также известна основная опора шасси самолета телескопического типа, содержащая корпус стойки шасси с амортизатором и поворотные узлы крепления стойки шасси, поперечную траверсу стойки шасси и подкос стойки шасси (см. Конструкция основных опор шасси самолета А-320, слайд 14. Интернет: https://mypreza.com/uncategorized/konstruktsiya-osnovnyh-opor-shassi-samoletov-a?ysclid=lmhdedbl6x561166747). Данное техническое решение является наиболее близким аналогом.

Недостатком описанных известных устройств опор шасси является значительная длина опоры шасси. Значительная длина шасси приводит к росту реакции в узлах крепления шасси к крылу, вследствие того, что определяющей посадочной нагрузкой является горизонтальная составляющая от силы посадочного удара, действующая на большом плече. Данные посадочные нагрузки, возникающие от посадочного удара самолета, являются расчетными для узлов навески стойки шасси, и при указанных штатных нагрузках узлы навески стойки шасси не должны разрушаться от данных нагрузок при посадке самолета (см. Авиационные правила. Часть 25 Нормы летной годности самолета транспортной авиации. Общие положения 25.493 (b)(2). При нештатной посадке самолета становится возможным разрушение конструкции крыла из-за повышенных нештатных нагрузок вследствие воздействия на крыло сил от опоры стойки шасси, работающей в нештатном режиме. Разрушение крыла приводит к разрушению кессона крыла, и, следовательно, к вытеканию топлива, что может вызвать пожар. Согласно требованиям Авиационных правил, части 25 Нормы летной годности самолетов транспортной авиации. Общие положения 25.721, для исключения возникновения пожара, опоры шасси должны быть спроектированы таким образом, чтобы в случае их разрушения не происходило нарушения герметичности топливных емкостей самолета -кессонов, расположенных, как правило, в крыле в зонах установки опор.

Раскрытие сущности изобретения

Предлагаемым изобретением решается задача, направленная на создание конструкции основной опоры шасси самолета, обеспечивающей предупреждение разрушения и нарушения герметичности кессонов крыла самолета с топливом стойкой шасси самолета от нерасчетных нагрузок, возникших при нештатной посадке, и как следствие, обеспечивающей предупреждение возникновения пожара при нештатной посадке самолета с выпущенными шасси.

Технический результат заявленного изобретения заключается в предотвращении разрушении кессона крыла самолета при нештатной посадке и, следовательно, в снижении вероятности возникновения пожара вследствие вытекания топлива.

Технический результат достигается за счет того, что основная опора шасси самолета содержит поворотную траверсу, закрепленную на конструкции самолета посредством поворотных узлов крепления, амортизационную стойку, состоящую из корпуса с амортизатором, подкос стойки шасси, подкос опоры шасси, состоящий из двух шарнирно соединенных звеньев и опорные элементы, причем корпус амортизационной стойки соединен в верхней части с упомянутой поворотной траверсой посредством шарнирного узла, подкос амортизационной стойки жестко соединен с упомянутой поворотной траверсой и шарнирно соединен с нижней частью корпуса амортизационной стойки посредством поворотной серьги, причем подкос амортизационной стойки содержит силовой элемент, выполненный с возможностью контакта с серьгой при возникновении нештатной ситуации; подкос опоры шасси шарнирно соединен с конструкцией самолета с одной стороны, и с нижней частью корпуса амортизационной стойки с другой стороны, упомянутый шарнирный узел выполнен в виде соединенных осью проушины, выполненной в верхней части корпуса амортизационной стойки и проушины, выполненной на поворотной траверсе в месте примыкания подкоса амортизационной стойки, при этом проушина, выполненная на поворотной траверсе, выполнена с криволинейной поверхностью, плавно соединяющей поверхность подкоса амортизационной стойки и поверхность траверсы.

В частном случае реализации заявленного технического решения подкос амортизационной стойки выполнен треугольным, основание которого соединено с упомянутой поворотной траверсой по всей своей длине.

В частном случае реализации заявленного технического решения упомянутый силовой элемент выполнен в виде треугольника.

В частном случае реализации заявленного технического решения поворотная траверса и подкос амортизационной стойки выполнены в виде единой детали.

В частном случае реализации заявленного технического решения проушина, выполненная на поворотной траверсе, подкос амортизационной стойки и поворотная траверса выполнена в виде единой детали.

В частном случае реализации заявленного технического решения подкос опоры шасси дополнительно шарнирно соединен контрподкосом с подкосом амортизационной стойки.

Краткое описание чертежей

Предлагаемая основная стойка шасси самолета иллюстрируется чертежами, представленными на фиг. 1 - 12.

На фиг. 1 - общий вид в сборе;

На фиг. 2 - общий вид в сборе;

На фиг. 3 - вид в сборе сбоку. Подкос опоры и контрподкос не показаны. Штатная посадка самолета;

На фиг. 4 - вид А на шарнирный узел (7) и проушину с криволинейной поверхностью (10). Вид в сборе, штатная посадка самолета;

На фиг. 5 - вид Б на поворотную серьгу (3) и поворотные шарниры (8) и (9) серьги подкоса стойки шасси и серьги корпуса стойки шасси соответственно. Штатная посадка самолета;

На фиг. 6 - сечение В-В, указанное на Фиг. 4. Штатная посадка самолета;

На фиг. 7 - вид в сборе. Подкос опоры и контрподкос не показаны. Нештатная посадка самолета;

На фиг. 8 - вид Г, указанный на Фиг. 7. Нештатная посадка самолета;

На фиг. 9 - вид Д, указанный на Фиг. 7. Нештатная посадка самолета;

На фиг. 10 - сечение Ж-Ж, указанное на Фиг. 8. Нештатная посадка самолета;

На фиг. 11 - показано отделение корпуса стойки шасси (1) от подкоса (2). Нештатная посадка самолета;

На фиг. 12 - общий вид. Нештатная посадка самолета.

На представленных графических материалах условно не показан цилиндр уборки-выпуска стойки основной опоры шасси и крыльевая створка шасси самолета.

На фигурах позициями обозначены следующие элементы конструкции:

1 - корпус амортизационной стойки; 2 - подкос амортизационной стойки; 3 - поворотная серьга; 4 - подкос опоры; 5 - поворотная траверса стойки шасси; 6 - поворотные узлы крепления поворотной траверсы; 7 - шарнирный узел; 8 - поворотный шарнир; 9 - поворотный шарнир; 10 - криволинейная поверхность; 11 - силовой элемент вершины подкоса; 12 - лонжерон; 13 - ось колеса; 14 - колесо; 15 - проушина шарнирного узла, выполненная на корпусе амортизационной стойки; 16 - проушина шарнирного узла, выполненная на траверсе; 17 - боковые стенки подкоса амортизационной стойки; 18 - основание подкоса амортизационной стойки; 19 - контрподкос; 20 - кронштейн крепления подкоса опоры на лонжероне; 21 - балка траверсы; 22 -кронштейн подкоса опоры.

Осуществление изобретения

Основная опора шасси самолета состоит из следующих основных силовых элементов: амортизационной стойки шасси, включающей корпус (1), внутри которого установлен амортизатор, поворотной траверсы (5), подкоса (2) амортизационной стойки и подкоса (4) опоры шасси, и опорных элементов шасси. Основные силовые элементы воспринимают и передают на каркас самолета возникающие нагрузки.

В варианте реализации заявленного технического решения в качестве опорных элементов шасси могут быть применены авиационные колеса (14), установленные на оси (13). Данный вариант изображен на представленных графических материалах, и приведен в качестве примера, который не ограничивает применение в заявленной конструкции в качестве опорных элементов лыж или поплавков, или гусениц.

Корпус (1) является несущим элементом амортизационной стойки. Корпус (1) стойки шасси соединен в верхней части с поворотной траверсой (5) посредством шарнирного узла (7). Поворотная траверса (5) установлена посредством поворотных узлов (6) крепления на балке траверсы (21), закрепленной на лонжероне (12) крыла.

Подкос (2) амортизационной стойки жестко соединен с поворотной траверсой (5) с одной стороны, и шарнирно соединен с нижней частью корпуса (1) амортизационной стойки посредством поворотной серьги (3).

В частности, подкос (2) амортизационной стойки выполнен в виде треугольника, с боковыми стенками (17) и основанием (18), при этом основание (18) упомянутого треугольника является основанием подкоса (2) амортизационной стоки, которое соединено с поворотной траверсой (5) по всей своей длине.

Подкос (2) амортизационной стойки выполнен с возможностью поворота вокруг оси поворотной траверсы (5) при уборке или выпуске шасси.

В варианте реализации заявленного технического решения основание (18) подкоса (2) и поворотная траверса (5) выполнены в виде единой неразборной детали.

При этом вершина упомянутого треугольного подкоса (2) амортизационной стойки шарнирно соединена с нижней частью корпуса (1) амортизационной стойки посредством поворотной серьги (3), в частности один конец поворотной серьги (3) соединен с вершиной треугольного подкоса (2) амортизационной стойки посредством шарнира (8), а второй конец поворотной серьги (3) соединен с нижней частью корпуса (1) посредством шарнира (9).

Оси вращения упомянутых шарниров (8) и (9), а также шарнирного узла (7) выполнены в параллельных плоскостях, и в перпендикулярных к направлению полета плоскостях.

При этом ось шарнирного узла (8) и/или шарнирного узла (9) выполнена «нормировано разрушаемой», т.е., слабым звеном, прогнозируемо разрушаемым при достижении предельных нагрузок.

Подкос (4) опоры шасси состоит из двух шарнирно соединенных звеньев, при этом одно звено шарнирно закреплено в кронштейне (20) подкоса, установленном на лонжероне (12), а второе звено шарнирно соединено с нижней частью корпуса (1) амортизационной стойки посредством кронштейна (22), выполненного на корпусе (1) ниже шарнира (9). При этом подкос (4) опоры шасси шарнирно соединен контрподкосом (19) с подкосом (2) амортизационной стойки.

Шарнирный узел (7) представляет из себя соединенные осью проушину (15), выполненную в верхней части корпуса (1) амортизационной стойки, и проушину (16), выполненную на поворотной траверсе (5) в месте примыкания подкоса (2), в частности в месте примыкания боковой стенки (17) к траверсе (5).

Проушина (16) может быть также соединена с упомянутым подкосом (2), в частности с упомянутой боковой стенкой (17) подкоса (2) амортизационной стойки.

В общем виде проушина (16) шарнирного узла (7) выполнена на траверсе (5) и размещена между подкосом (2) амортизационной стойки и поворотным узлом крепления (6). При этом в варианте реализации заявленного технического решения проушина (16) и поворотная траверса (5) выполнены в виде единой неразборной детали или в виде единой неразборной детали, образованной поворотной траверсой (5), проушиной (16) и подкосом (2) амортизационной стойки.

Причем ось шарнирного узла (7) выполнена «нормировано разрушаемой», т.е., слабым звеном, прогнозируемо разрушаемое при достижении предельных нагрузок.

Особенность выполнения шарнирного узла (7) заключается в том, что проушина (16) выполнена в виде основания и непосредственно проушины, при этом основание проушины выполнено с криволинейной поверхностью (10) основания. Проушина (16) шарнирного узла (7) выполнена таким образом, что выступает над упомянутой криволинейной поверхностью (10) основания проушины. Проушина (16) обеспечивает контакт и скольжение проушины (15) корпуса (1) по своей криволинейной поверхности (10) при возникновении нештатной ситуации при посадке самолета с выпущенными шасси с возникновением нештатных нагрузок на конструкцию самолета и разрушении оси шарнирного узла (7).

В варианте реализации заявленного технического решения криволинейная поверхность (10) выполнена в виде подобия дуги окружности большого радиуса, и обеспечивает соскальзывание проушины (15), выполненной на корпусе (1) амортизационной стойки по ней с меньшим сопротивлением при возникновении нештатной ситуации.

При большом радиусе окружности дуги криволинейная поверхность (10) постепенно распрямляется и постепенно переходит в поверхность боковой стенки (17) подкоса (2) амортизационной стойки и в поверхность траверсы (5), образуя при этом единую криволинейную поверхность, обеспечивающую сопряжение поверхности поворотной траверсы (5) с поверхностью подкоса (2) амортизационной стойки. Упомянутая единая криволинейная поверхность может быть описана функцией вида y=k/x, при k>0 и при x<0, y<0, при этом направление полета совпадает с условной осью абсцисс условной прямоугольной системы координат. Таким образом криволинейная поверхность плавно соединяет поверхность подкоса (2) амортизационной стойки и поверхность поворотной траверсы (5). Постепенное распрямление упомянутой криволинейной поверхности (10) необходимо для обеспечения снижения сопротивления скольжению проушины (15) корпуса (1) по поверхности (10) при отделении корпуса (1) амортизационной стойки от траверсы (5) в момент возникновения нештатной ситуации.

При этом на боковой стенке (17) подкоса (2) со стороны корпуса (1) амортизационной стойки выполнен силовой элемент (11). Силовой элемент выполнен с возможностью контакта и взаимодействия с серьгой (3) при возникновении нештатной ситуации. Упомянутый силовой элемент (11) подкоса выполнен в виде треугольника.

При штатной работе (Фиг. 1-6) амортизационная стойка основной опоры шасси поглощает энергию ударов при посадке, воспринимает нагрузки при разбеге, пробеге, рулении и буксировке самолета по аэродрому.

При нештатной посадке самолета возможны разрушения конструкции крыла из-за повышенных нештатных нагрузок, вследствие воздействия на крыло сил от опоры стойки шасси самолета, работающей в нештатном режиме.

Разрушение крыла приводит к разрушению кессона крыла, и, следовательно, к вытеканию топлива, что может вызвать пожар. Согласно требованиям Авиационных правил, части 25 Нормы летной годности самолетов транспортной авиации. Общие положения 25.721, для исключения возникновения пожара, опоры шасси должны быть спроектированы таким образом, чтобы в случае их разрушения не происходило нарушения герметичности топливных емкостей самолета, расположенных, как правило, в крыле в зонах установки опор.

Заявленное техническое решение обеспечивает разрушение и/или отделение корпуса (1) амортизационной стойки до начала повреждения элементов конструкции крыла, в случае превышения расчетных нагрузок при нештатной посадке самолета (см. Фиг. 7-11).

При возникновении нештатной ситуации при посадке самолета с выпущенными шасси, выполненными по настоящему техническому решению, с возникновением нештатных нагрузок на конструкцию самолета, в том числе на стойки шасси и конструкции крыла самолета корпус (1) амортизационной стойки движется вверх и вперед. Вследствие этого происходит разрушение шарнирного узла (7) и перемещение корпуса (1) амортизационной стойки вверх и вперед до контакта с криволинейной поверхностью (10) от возникших сил трения и удара при нештатной посадке самолета. При этом возникает перекос поворотной серьги (3) со смещением ее вверх до контакта с силовым элементом (11) подкоса (2) амортизационной стойки в плоскости перпендикулярной к корпусу (1) амортизационной стойки и шарнирному узлу (7).

Вследствие контакта силового элемента (11) подкоса (2) с поворотной серьгой (3) с силами реакции, превосходящими прочностные характеристики шарнира (9) серьги (3) и/или шарнира (8) серьги (3), происходит разрушение упомянутых шарниров (8) и/или (9) и отделение корпуса (1) стойки шасси с амортизатором от подкоса (2) стойки шасси (Фиг. 7-11).

При возникновении сил трения, направленных по полету конструкция работает аналогичным образом.

Изобретение относится к посадочным устройствам летательных аппаратов. Основная опора шасси самолета содержит корпус (1) стойки шасси, который соединен в верхней части с поворотной траверсой (5) посредством шарнирного узла (7). Поворотная траверса (5) установлена посредством поворотных узлов (6) крепления на балке траверсы (21), закрепленной на лонжероне (12) крыла. Подкос (2) амортизационной стойки жестко соединен с поворотной траверсой (5) с одной стороны и шарнирно соединен с нижней частью корпуса (1) амортизационной стойки посредством поворотной серьги (3). Шарнирный узел (7) представляет из себя соединенные осью проушину, выполненную в верхней части корпуса (1) амортизационной стойки, и проушину, выполненную на поворотной траверсе (5) в месте примыкания подкоса (2), в частности в месте примыкания боковой стенки (17) к траверсе (5). Изобретение позволяет предотвратить разрушение кессона крыла самолета при нештатной посадке и, следовательно, позволяет снизить вероятность возникновения пожара вследствие вытекания топлива. 5 з.п. ф-лы, 12 ил.

1. Основная опора шасси самолёта, содержащая

поворотную траверсу, закрепленную на конструкции самолёта посредством поворотных узлов крепления, амортизационную стойку, состоящую из корпуса с амортизатором, подкос стойки шасси, подкос опоры шасси, состоящий из двух шарнирно соединенных звеньев, и опорные элементы,

отличающаяся тем, что корпус амортизационной стойки соединен в верхней части с упомянутой поворотной траверсой посредством шарнирного узла,

подкос амортизационной стойки жестко соединен с упомянутой поворотной траверсой и шарнирно соединен с нижней частью корпуса амортизационной стойки посредством поворотной серьги, причем подкос амортизационной стойки содержит силовой элемент, выполненный с возможностью контакта с серьгой при возникновении нештатной ситуации;

подкос опоры шасси шарнирно соединен с конструкцией самолета с одной стороны и с нижней частью корпуса амортизационной стойки с другой стороны,

упомянутый шарнирный узел выполнен в виде соединенных осью проушины, выполненной в верхней части корпуса амортизационной стойки, и проушины, выполненной на поворотной траверсе в месте примыкания подкоса амортизационной стойки, при этом проушина, выполненная на поворотной траверсе, выполнена с криволинейной поверхностью, плавно соединяющей поверхность подкоса амортизационной стойки и поверхность траверсы.

2. Опора шасси самолёта по п.1, отличающаяся тем, что подкос амортизационной стойки выполнен треугольным, основание которого соединено с упомянутой поворотной траверсой по всей своей длине.

3. Опора шасси самолёта по п.1, отличающаяся тем, что упомянутый силовой элемент выполнен в виде треугольника.

4. Опора шасси самолёта по п.1, отличающаяся тем, что поворотная траверса и подкос амортизационной стойки выполнены в виде единой детали.

5. Опора шасси самолёта по п.1, отличающаяся тем, что проушина, выполненная на поворотной траверсе, подкос амортизационной стойки и поворотная траверса выполнены в виде единой детали.

6. Опора шасси самолёта по п.1, отличающаяся тем, что подкос опоры шасси дополнительно шарнирно соединен контрподкосом с подкосом амортизационной стойки.