CN101456450A - 向与飞机起落架相关联的致动器馈送能量的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种向与构成飞机起落装置的起落架相关联的致动器(3；73)馈送能量的方法，该飞机包括：主动力源(100)，其独立于起落装置承载的轮子的转动而进行操作；以及本地动力源(26；90)，其包括一个或多个本地发电机(20；35；150)，各发电机由起落架承载的轮子转动来驱动；本发明方法包括以下步骤：在正常操作模式中，由本地动力源对所述致动器提供动力；以及在另外的操作模式中，当由本地动力源提供的能量不足够时，借助于主动力源来提供所述致动器所需的附加能量或全部能量。

Description

向与飞机起落架相关联的致动器馈送能量的方法

技术领域

本发明涉及一种向与飞机起落架相关联的致动器馈送能量的方法。

背景技术

飞机一般设置有包括多个起落架的起落装置，起落架包括机首起落架和主起落架，而主起落架装有制动器。各种致动器与这些起落架相关联，包括如下：

- 安装在起落架上的制动致动器，其与轮子相关联以便对飞机进行制动。制动器通常为液压制动器或机电制动器；

- 操纵转向轮的转向致动器，转向轮由构成起落装置的各种起落架承载，例如，由机首起落架承载，或者确实在某些飞机上，由主起落架承载；以及

- 用来伸缩起落架和相关联的门或舱口盖的驱动致动器。这些致动器包括驱动缸和锁定擒纵机构，以将起落架或舱口盖保持在关闭的位置上。

为了给各种致动器提供动力，即，对它们馈送能量，通常利用与飞机发动机相关联的飞机主动力源。主动力源可包括液压泵或发电机，它们直接由飞机发动机所驱动。液压泵也可由电动机驱动，电动机本身由飞机的发电机供电。

文献CA 2 479 482揭示了一种装有各种液压动力源的飞机：主动力源以及本地动力源，前者包括由电动机驱动并位于两主起落架和机首起落架中每个相应起落架附近的泵，后者包括两个泵，当飞机在跑道上移动时，机首起落架的轮子就驱动该两个泵。本体动力源是在万一主动力源发生故障时在紧急状况下使用的。

发明内容

本发明的目的

本发明的目的是提供一种向与构成飞机起落装置的起落架相关联的致动器提供动力的新颖方法。

对本发明的简述

本发明提供一种向与构成飞机起落装置的起落架相关联的致动器馈送能量的方法，该飞机包括：

- 主动力源，其独立于起落装置承载的轮子的转动而进行操作；以及

- 本地动力源，其包括一个或多个本地发电机，各本地发电机由起落架承载的轮子的转动来驱动；

本发明方法包括以下步骤：

- 在正常操作模式中，由本地动力源对所述致动器提供动力；以及

- 在另外的操作模式中，当由本地动力源提供的能量不足够时，借助于主动力源来提供所述致动器所需的附加能量或全部能量。

因此，根据本发明，仅附加于本地动力源地使用主动力源。

这减小了对主动力源的能量需求，由此，能使主动力源尺寸做得更小，因此导致重量显著地减小。此外，当只包括机电的致动器和电气的主动力源时，可以通过低压电源线将电能从主动力源供应到致动器，所述低电压电源线足以供应所需的附加能量。这避免了高电压的电源电缆沿起落架布线，高电压电缆需要大量屏蔽和保护，并且对于维修保养之目的，高电压电缆还需要实施特殊的防范，因为它们能够传送高能量。

本地动力源最好包括能量储存装置，当致动器不使用所述能量时，或当致动器需求的能量小于本地动力源供应的能量时，储存装置就能将能量储存起来。

附图说明

借助于以下参照附图给出的描述，可以更好地理解本发明，附图中：

图1是根据本发明方法的第一实施例的液压结构图，该结构用来对机首起落架的转向控制装置提供动力；

图2是机首起落架内一泵装置的示意截面图，该泵形成图1中本地动力源的一部分；

图3是类似于图2的视图，示出机首起落架轮子内的发电机装置，其形成本方法一变体实施例中的本地动力源的一部分；

图4是起落架轮子的示意截面图，该起落架轮子装配有机电的制动器和形成本地动力源一部分的发电机；

图5是主起落架摇摆梁的示意平面图，该摇摆梁承载四个被制动的包括本发明本地动力源的轮子；以及

图6是具有两主起落架和机首起落架的飞机的示意平面图，它们装有本发明的本地动力源。

具体实施方式

参照图1，本发明方法应用于对机首起落架1承载的转向控制系统提供动力，所述机首起落架具有两个轮子2，轮子2可相对于起落架的纵向轴线进行转向，从而使飞机在地面上转向。根据已知方式，该转向控制系统包括两个致动器3，它们呈推拉的结构并适于致使机首起落架1的底部可转向部分转动。致动器3通过液压单元4(虚线轮廓)以非常传统的方式接受动力，所述液压单元4包括伺服阀5，用于根据飞行员所操作的控制轮子的转向设定点，或根据飞机的机载计算机所产生指令的转向设定点来将压力分配到每个致动器3中的一个腔室或另一个腔室内。在液压单元4和致动器3之间，设置了多个旋转阀，它们根据机首起落架1的可转向部分的转向角而动作，以切换液压单元4所供应动力的致动器3的腔室。

根据已知方式，液压单元4包括：抗震阀6；短路阀7，当液压单元4不被供应动力时，该短路阀连接要返回的所有致动器3的腔室，由此，让轮子2自由旋转；压力释放阀9，在意欲强制转向轮子(例如，用牵引车牵引)同时转向控制装置不处于一中性位置的过程中，该压力释放阀9用来避免致动器腔室被损坏；以及最后的增压阀9，其用来填充致动器3的腔室，若没有该增压阀，腔室会遭受气穴现象。为此目的，额定阀10将液压单元内的压力维持在高于飞机返回压力的水平上。一储蓄器吸收放空和填充时致动器3诸腔室之间的流量差，确保维持液压单元4内的压力。

机首起落架1装有本地动力源26，在此实例中，本地动力源由两个液压泵构成，每个泵设置在一个轮子2内，当轮子转动时，相关的轮子就驱动其中的泵。泵20是流量可变泵，因此，当轮子转动时，泵20产生能量，该能量呈加压流体的有控制的流动形式。如图2中可以清楚地所见，每个泵20安装在一套筒21上，而套筒21配合在接纳轮子2的轴22上，阻挡装置(未示出)阻止套筒21围绕轴转动。泵20具有一带有齿端的驱动轴23，该齿端与安装在轮2的轮毂上的齿环24合作。当飞机在机场跑道上滑行时，轮子2转动而致使泵20的驱动轴23转动。

提供保护装置是有利的，该装置可消除轮子由于飞机着陆而开始转动时泵20所产生的压力波动。例如，采用如图所示的可变流量泵，该泵的防波板就置于一零流量位置，在轮子轮子开始转动之后，随后逐渐地移动到一正常流量位置。

返回到图1，图中可见用于本地动力源26的诸泵20并联地连接，通过梭形滑阀31向液压单元4馈送动力。梭形滑阀31的另一入口连接到飞机的主动力源100，其具有由飞机发动机驱动的多个泵。

梭形滑阀31形成分配组件30的一部分，该分配组件30包括：

·一隔离阀32，当液压单元由本地动力源提供动力时，该隔离阀就动作而隔离液压单元4的返回管线，这样，液压单元在用本地动力源在闭合回路内操作；

·一截断阀33，在机首起落架缩进过程中，截断阀33机械地受控，以在机首起落架缩进到起落架舱内时连接液压单元4而返回；以及

·一电气控制的截断阀34，只要转向控制还未启动，尤其是在起落架还在展开的飞行中，或当飞机在地面上高速滑行时，截断阀34就可连接液压单元4而返回。

该组件的操作如下。在正常操作模式中，当飞机在机场上滑行而到达终端或起飞跑道时，轮子2转动，由此驱动泵20和本地动力源26。泵20通过梭形滑阀31向液压单元提供动力。为此目的，包括弹簧的致动器25将泵20的防波板保持在某一位置内，该位置对应于泵20具有最大流量。然后，从本地动力源可获得压力，从而能够使轮子2转向，因此可使飞机转向。通过隔离阀32关闭转向液压单元4的返回力，以使液压流体只能返回向泵20而无其它选择。流体因此围绕闭合回路流动。

如果其中一个泵20失效，则另一个泵可以继续提供动力。转向液压单元4就以一半的流量接受流体流动，从而轮子能继续被转向，但性能降低。

如果第二泵20失效，或如果飞机滑行速度太慢而使泵20不能提供足够的输出，那么，在另一操作模式中，利用来自于主动力源100的压力和流动，代替来自于本地动力源的压力和流体流动供应。

为了做到这一点，对阀34进行控制，以使来自于主动力源100的压力到达梭形滑阀31。梭形滑阀进行切换，由此，允许来自于主动力源100的压力对液压单元4提供动力(由于机首起落架伸出，阀33被打开)。一旁路40起作两个目的：控制隔离阀32使其置液压单元4的返回力与飞机的返回相联系；对致动器25提供动力，然后致动器25致使泵20的防波板返回到其零流量位置。本地动力源26的泵20从而是中性平衡的。然后，液压单元4单独地由主液压动力源100提供动力，液压单元的返回端口连接到飞机的返回101。

在图3所示的一变体实施例中，代替将泵安装在轮子中，也可将发电机35安装在轮子中，发电机连接到一电气驱动的泵(未示出)上，例如，容纳在液压单元4内。因此，本地动力源则包括两个由轮子驱动的发电机35，加上一电气驱动的泵，该泵的电动机由发电机35供电。因此，当轮子转动时，发电机35就供电，由此，能使电动机驱动相关联的泵，由此提供操作液压转向控制所需的压力。以此方式构成的本地动力源较佳地包括一缓冲电池，该电池插入在发电机35和电气驱动泵之间，以将发电机产生的多余电能储存起来，并调节供应到电气驱动的泵的能量。

因此，对于发电机35正在发送电力而飞行员此时不在进行转向的时间段，供应的电能就储存在缓冲电池内。

只有当缓冲电池充电不足因而不再能够正确地对电气驱动泵的电动机供电时，才利用分配组件30将液压单元4的动力源切换到主液压动力源。

在一变体中，如果缓冲电池的电力不足，则还可将电气驱动的泵直接连接到飞机的主电力源上，这样，主电力源可供应驱动转向单元泵所需的电力，其从本地电力源中接收了供电的任务。

在图4所示的本发明另一实施例中，本地动力源包括放置在主起落架轮子60内的发电机150。

在所示实例中，主起落架的轮子60被机电式制动器70制动，每个制动器包括一叠制动盘71，该制动盘包括多个随轮子60的轮缘61转动的转子和通过扭转管72阻止转动的定子。由面向制动盘的环74承载的机电式致动器73压迫住诸制动盘71。在此实施例中使用本地动力源对制动致动器提供动力。

本地动力源的发电机150首先包括一转子151，该转子固定到轮子的轮毂61上并包括多个永久磁铁，其次包括一定子线圈152，该线圈安装在固定到轴上的制动盘153的周界上。轮子60的转动在定子线圈152内感应出电流，该电流由布置在轴内的电缆75收集起来。

更准确地说，从图5中可见，图5显示了一具有四个轮子60的主起落架，诸轮子装有机电式的制动器70并被一摇摆梁80所支承，收集发电机150中产生的电的电缆75将发电机产生的电传输到一本地单元90，该单元90包括整流装置、蓄电装置(诸如电池或储能电容)，以及有选择地将以此方式储存起来的电力供应到制动器70的机电式致动器的装置(例如，通过受控的变换器)。因此，通过电缆92将电力传送到制动器70的致动器73。

因此，在一单个的主起落架上，所有本地发电机150形成同一本地电力源的部分，因此，这些发电机共同操作，这样，如果其中一个本地发电机150失效，那么，其余的发电机就会继续供电，由此，即使某个轮子的发电机失效了，也可保证对安装在那个轮子上的制动器供电。

在一变体中，可共同操作仅两个轮子的本地发电机，而不是操作所有四个轮子，例如，共同操作由同一轴承载的两个轮子的本地发电机，这样，摇摆梁具有两个本地动力源。

此外，飞机继续提供主电力源，其包括由飞机发动机驱动的交流发电机，或合适情况下可由辅助动力单元来驱动的交流发电机，一般来说，当飞机停下来时，还可用电池来供电。

因此，在正常操作模式中，机电式制动的致动器73由相关的本地动力源90提供动力。在实践中，电最好取自本地动力源90的储能装置，因此，就可能做到既储存起与本地动力源90相关联的本地发电机150产生的剩余能量，又能调节供应到机电式制动的致动器73的能量。如果储能装置完全被用空，则提供给机电式制动的致动器73可用电尽管通过储能装置传送，但事实上该提供的电力只是及时地由本地发电机150供应，供应的电力则依赖于轮子转动速度，因此取决于飞机的行进速度。然后，只当行进速度非常缓慢时，本地发电机150才会不再提供足够电力来满足机电式致动器73的电力需求。在如此情况下，本发明能够从飞机的主动力源中提取附加的能量。然而，假定飞机以非常低速度运行，那么，需要形成的制动力也很小，在制动时，与正常所需的动力相比，取自主动力源的附加能量本身也就很小。

因此，为提供该附加能量在本地单元和主动力源之间的连接91较佳地是选择低电压型的连接。这样的部署可避免让高压电缆从主电力源引出沿着起落架布线，由此，实现至少部分地补偿本地动力源的重量的显著的重量减轻，因而方便于在起落架上的安装，并可避免地勤人员可能处理或接近高压电缆而需要采取的常用防范措施。因此，唯一存在于起落架上的高压电缆是电缆75和92，它们单独地由摇摆梁80承载，不由起落架的腿来承载。

然后，该取自主动力源的附加能量有利地取自飞机的低压电力网，该网由主电力源的交流发电机或电池供电。

在一变体实施例中，由本地发电机产生的电力可不仅在单个起落架内共同操作，而且可在所有起落架或仅在它们中的某些起落架(例如，仅在主起落架)上操作。该扩大的共同操作使用增加了由本地动力源提供动力的致动器可用性。然而，如此的结构配置需要沿着所述起落架布置高压电缆。

相反，也可决定避免采用任何共同操作，使每个制动器70由相关轮子承载的本地动力源提供动力。然后，本地发电机的失效会导致丧失相关联的制动，但从安全观点和对飞机可利用性方面来看，这还是可接受的。

在图6所示的第三实施例中，本地动力源90包括嵌入在机首起落架1轮子内的本地发电机35，该本地动力源90用来对配装在主起落架轮子60上的机电式制动致动器70提供动力。沿着机首起落架上行的电缆75接受由本地发电机35产生的电力并将其送到本地单元90，以便通过电缆92向制动致动器提供电力。本地单元90通过低压电缆91连接到主动力源，以便能够从主动力源中接受附加的能量(在合适的情况下)。有利地是，本地单元90用来对机首起落架的转向致动器提供动力。

本发明不局限于以上的描述，相反，它涵盖了任何落入附后权利要求书所定义范围之内的变体。尤其是，如果本地动力源装有储能装置，那么还可从本地动力源中对用作为伸出和缩回起落架的驱动致动器提供动力。

Claims (7)

1.一种向与构成飞机起落装置的起落架相关联的致动器(3；73)馈送能量的方法，该飞机包括：

-主动力源(100)，该主动力源独立于所述起落装置承载的轮子的转动而进行操作；以及

-本地动力源(26；90)，该本地动力源包括一个或多个本地发电机(20；35；150)，各本地发电机由起落架承载的轮子的转动来驱动；

本发明方法包括以下步骤：

-在正常操作模式中，由所述本地动力源对所述致动器提供动力；以及

-在另外的操作模式中，当由所述本地动力源提供的能量不足够时，借助于所述主动力源来提供所述致动器所需的附加能量或全部能量。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述本地动力源包括储存所述本地发电机产生的能量的装置，所述储存装置插入在所述本地发电机和所述致动器之间以形成缓冲器。

3.如权利要求1所述的方法，应用于具有带两个转向轮(2、2)的机首起落架的飞机，其特征在于，所述本地动力源包括两个本地发电机(20、20；35、35)，每个本地发电机与所述机首起落架的一个对应轮子相关联，所述本地动力源用来对致动器(3、3)提供动力，用来控制所述机首起落架的轮子的转向。

4.如权利要求1所述的方法，应用于具有至少一个主起落架的飞机，所述主起落架承载带有包括制动致动器(73)的制动器的轮子，其特征在于，所述本地动力源包括至少一个本地发电机(150)，所述本地发电机与所述主起落架的一个轮子相关联，所述本地动力源用来至少对所述轮子的制动致动器提供动力。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述本地动力源包括的发电机(150)数量如同所述主起落架具有轮子的数量，所述本地动力源包括与所述本地发电机相连接的本地单元(90)，所述本地单元适于将以此方式收集起来的能量分配到所述主起落架轮子内的所述制动致动器。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述本地单元(90)具有将所述本地发电机发出的能量储存起来的装置，以及有选择地分配能量到所述制动致动器的装置。

7.如权利要求1所述的方法，应用于具有机首起落架(2、2)的飞机，其特征在于，所述本地动力源包括两个本地发电机(35、35)，每个本地发电机与所述机首起落架的一个对应轮子相关联，所述本地动力源包括与所述本地发电机相连接的本地单元(90)，所述本地单元适于将以此方式收集起来的能量供应到所述飞机主起落架的轮子(60)内的制动致动器(70)。

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