CN106672198A - 一种滑动—升降式舱门 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种可兼具伸缩升降和前后滑动的飞机舱门,其安装在机体内侧,由一套电机驱动,通过升降撑杆和限位销等实现舱门的上下升降,通过驱动带和伸缩导轨等实现舱门的前后移动。该发明可用于各类需要伸缩使用的任务载荷,在需要伸出任务载荷时,舱门升起并向机体内侧回退,任务载荷从舱门开口处伸出;在收回任务载荷后,舱门向前滑出并下降,封闭舱门开口。整套机构组件较少,易于安装,占用空间较小,对外表面形状无特殊要求,适合在飞机上应用。本发明同时适用于汽车天窗、建筑天窗等各类需要兼具伸缩升降和前后滑动的领域。

Description

一种滑动一升降式舱门
技术领域
[0001] 本专利为飞机舱门及其运动结构设计,属于航空技术领域。
背景技术
[0002] 在传统的飞机设计中,通常将各类任务载荷(光电探测装置、射频探测装置等)外露于机体表面,这种布置方案严重破坏了飞机的隐身性能和气动性能;另外诸如红外弹、箔条弹等消耗性载荷,往往在使用之后,机体表面的设备舱门也随之破坏,无法恢复到初始状态。为尽可能改善飞机的隐身性能和气动性能,需要将尽量将传统外置式的任务载荷内置或者将消耗性载荷的一次性舱门恢复。
[0003] 为保证舱门恢复前后机身表面的光顺性(不得具有台阶),需要一套兼具升降运动和滑动运动的舱门装置,在需要使用任务载荷时,舱门升起并向机体内侧回退,任务载荷从舱门开口处伸出或发射;在使用完任务载荷并收回后,舱门从机体内侧滑出并下降,封闭舱门开口。由于该舱门装置需要兼具升降运动和滑动装置,对机构设计提出了挑战,受飞机空间、重量、可靠性等方面的约束,整套机构要尽量简单、可靠、易于安装和调试,并具有广泛的适用性。受机构设计的限制,目前国内外飞机上尚无此类应用。
[0004]同类的设计可参考汽车天窗设计,但又与汽车天窗有着显著不同,主要表现在:汽车天窗的升降运动通常为一种单边升降运动,而不是一种整体升降运动,这就要求天窗安装位置的曲面形状在前后具有一定的高度差,且车顶壳体的厚度较小,如果不满足上述需求,就会形成运动干涉或较大的表面台阶,而在飞机上,一方面任务载荷安装区域的机表曲面形状并不固定,另一方面飞机的蒙皮结构(含框梁等支撑结构)通常具有较大的厚度(约5cm〜1cm),这导致汽车天窗的机构形式不能满足需求。
[0005] 基于此,本专利发明了一种兼具伸缩升降运动和前后滑动运动的飞机舱门,可以满足飞机上的使用要求。
发明内容
[0006] 本发明的目的是:
[0007] 本专利发明了一种可兼具伸缩升降和前后滑动的飞机舱门。整套装置安装在机体内侧,由一套电机驱动,通过升降撑杆和限位销等实现舱门的上下升降,通过驱动带和滑动导轨等实现舱门的前后移动。该发明可用于各类需要伸缩使用的任务载荷,在需要伸出任务载荷时,舱门升起并向机体内侧回退,任务载荷从舱门开口处伸出;在收回任务载荷后,舱门向前滑出并下降,封闭舱门开口。
[0008] 本发明的技术方案是:
[0009] 本专利的组件包括:
[0010] —种滑动一升降式舱门,蒙皮结构1、舱门蒙皮结构2、电机支架3、电机4、调速齿轮箱5、驱动轴6、驱动带从动齿轮7、驱动带主动齿轮8、驱动带9、滑动导轨10、舱门导轨11、升降撑杆12、升降撑杆滑块13、升降撑杆支臂14、限位销凹槽15、限位销弹簧16、限位销17、限位块18;
[0011] 蒙皮结构I为机体结构,其形式取决于所在飞机机体区域的结构形式要求;电机支架3安装在机体内部结构上,机体内部结构的形式取决于飞机安装区域的具体要求;电机4、调速齿轮箱5、驱动轴6安装在电机支架3上;驱动带主动齿轮7固连在驱动轴6上,左右各一副,对称布置;驱动带从动齿轮8安装在机体结构上,可以绕齿轮轴转动,但不能移动,左右各一副,对称布置;驱动带9的两端分别套在驱动带主动齿轮7和驱动带从动齿轮8上,由驱动带主动齿轮7带动运动;滑动导轨10安装在机体内部结构上,左右各一副,对称布置;舱门导轨11安装在舱门2上,左右各一副,对称布置;升降撑杆12为“X”型铰接结构,可以上下压缩和伸展,在其“X”型的四个顶点处安装有四个升降撑杆滑块13,将电机4的方向定义为左,舱门2的方向为右,在升降撑杆12“X”型的右下支臂上安装有升降撑杆支臂14;升降撑杆12上端通过上部两个升降撑杆滑块13嵌入在滑动导轨10的滑槽内,升降撑杆12下端通过下部两个升降撑杆滑块13嵌入在舱门导轨11的滑槽内;升降撑杆12“X”型左上角的升降撑杆滑块13还与驱动带9固连,从而驱动带9可以带动升降撑杆8运动;限位销凹槽15安装在滑动导轨10上,左右各一个,对称布置;限位销弹簧16的上部固连在限位销凹槽15内,下部与限位销17固连,随着限位销弹簧16的压缩与伸展,限位销17可以压入限位销凹槽15或从限位销凹槽15中弹出;限位销17呈倒梯形,其靠电机4一侧具有切角,其靠舱门2—侧为直角,当限位销17落入滑动导轨10时,允许升降撑杆滑块13向前滑过而不能向后滑过;限位块18嵌入在滑动导轨10内,为舱门2向前滑动到位时的限位装置;舱门2放下到位或者收回到位时,可通过相应的到位开关或者运动行程监控发出到位指令,由机载计算机控制电机4停止运转。
[0012] 其运动原理为:
[0013] (I)在机载电源供电和机载计算机控制下,电机4输出转动运动;
[0014] (2)电机4的转动运动由调速齿轮箱5调速后作用于驱动轴6;
[0015] (3)驱动轴6作用于驱动带主动齿轮7;
[0016] ⑷驱动带9在驱动带主动齿轮6的驱动下和驱动带从动齿轮8的约束下做顺/逆时针运动;
[0017] (5)驱动带9在运动的过程中带动升降撑杆12沿滑动导轨11前后滑动;
[0018] (6)升降撑杆12带动舱门2前后滑动,其中舱门2的滑动还受滑动导轨10的约束,使其不能上下、左右摆动;
[0019] (7)伸出舱门过程中,当舱门2向前滑动到位时,升降撑杆滑块13被限位块18所阻挡,升降撑杆12由滑动运动开始转换为升降运动(向下伸出),此时限位销17也被限位销弹貪16弹出;
[0020] (8)在电机4的进一步驱动下,升降撑杆12不断伸展,直至舱门2伸出到位,此时舱门2嵌入在蒙皮结构I的舱门开口内,电机4停止运转;
[0021] (9)收回舱门过程中,电机4反向驱动,此时升降撑杆滑块13被限位销17和限位块18前后锁定,使得升降撑杆12不能向后滑动,而只能向上压缩,舱门2随之向上抬起;
[0022] (10)在升降撑杆12向上压缩的过程中,升降撑杆支臂14也逐渐向上抬起,从而逐渐接近限位销17;
[0023] (11)当升降撑杆支臂14将限位销17压入限位销凹槽15内时,升降撑杆12的滑动锁定被解除,此时升降撑杆12转换为向后滑动运动;
[0024] (12)在升降撑杆12向后滑动的过程中,带动舱门2向后滑动,该过程中,舱门2的滑动还受到滑动导轨10的约束,使其不能上下、左右摆动;
[0025] (13)当升降撑杆12向后滑动到位时,舱门2收回到位,电机4停止运转;
[0026] (14)按上述步骤往复,实现舱门的滑动和升降。
[0027]本发明的优点是:
[0028] (I)整套机构仅需要一台电机4驱动,便可同时实现升降和滑动运动,减少了组件数量,减轻了结构重量;
[0029] ⑵整套结构结构规整,利于安装和布置,占用空间较小;
[0030] (3)通过“X”型的升降撑杆12,可以实现较大范围的升降运动,消除蒙皮结构I的高度限制,保证飞机外表面的光顺性;
[0031] (4)通过驱动带9传动,可以实现较大范围的滑动运动,适用于各类较大尺寸的舱门;
[0032] (5)在无需到位开关和各类位置电信号的情况下,通过机械装置和机械运动,便可以实现滑动运动和升降运动的灵活转换,提高了运动可靠性。
附图说明
[0033]图1舱门放下到位俯视图
[0034]图2舱门放下到位局部轴视图
[0035]图3舱门放下到位状态局部视图
[0036]图4舱门抬起到位状态局部视图
[0037]图5舱门放下到位前视图
[0038]图6舱门放下到位侧视图
[0039]图7舱门抬起到位状态侧视图
[0040]图8舱门收回到位状态侧视图
[0041]图9舱门运动流程图
[0042] 图10实施例示意图
具体实施方式
[0043] 参见图1〜图8,本发明的具体实施步骤如下:
[0044] (I)蒙皮结构I为机体结构,其形式取决于所在机体区域的结构形式,可以为平面形式,也可以为任意曲面形式;
[0045] (2)除蒙皮结构I外,本发明所述各组件的机体安装结构均未示出,具体的机体安装结构取决于安装区域,并可根据组件尺寸、形式等适应性调整;
[0046] (3)电机支架3安装在机体结构上,电机支架3上具有安装电机4、调速齿轮箱5、驱动轴6的安装接口;
[0047] (4)电机4、调速齿轮箱5、驱动轴6通过安装接口安装在电机支架3上,其中电机4、调速齿轮箱5为固定安装,驱动轴6在安装接口的约束下不能移动,但可以绕中心轴线自由转动;
[0048] (5)电机4的转动运动经调速齿轮箱5调速后,可通过驱动轴上的传动齿轮将转动运动传递到驱动轴6上;
[0049] ⑶驱动带主动齿轮7固连在驱动轴6上,左右各一副,对称布置;
[0050] (7)驱动带从动齿轮8安装在机体结构上,可以绕齿轮轴转动,但不能移动,左右各一副,对称布置;
[0051] ⑶驱动带9的两端分别套在驱动带主动齿轮7和驱动带从动齿轮8上,在驱动带主动齿轮7的带动下做顺/逆时针运动;
[0052] ⑶滑动导轨10固定安装在机体结构上,具有约束升降撑杆滑块13和舱门2滑动的滑槽,左右各一副,对称布置;
[0053] (10)舱门导轨11固定安装在舱门2上,具有约束升降撑杆滑块13滑动的滑槽,左右各一副,对称布置;
[0054] (I I)升降撑杆12为一 “X”型铰接结构,可以绕“X”型的中心交叉点压缩和伸展,左右各一副,对称布置;
[0055] (12)升降撑杆12的“X”型四个顶点处各安装有一个升降撑杆滑块13,“X”型右下支臂上安装有升降撑杆支臂14;
[0056] (13)每副升降撑杆12上部的两个升降撑杆滑块13嵌入在滑动导轨10的上部滑槽内,下部的两个升降撑杆滑块13嵌入在舱门导轨11的滑槽内,其中靠近升降撑杆支臂14的升降撑杆滑块13在舱门导轨11内为固定嵌入,可以保证舱门2在滑动过程中与升降撑杆12
保持一致;
[0057] (14)升降撑杆12“X”型左上角的升降撑杆滑块13与驱动带9的外缘上的安装接口固连,从而使得驱动带9可以带动升降撑杆12滑动;
[0058] (15)限位销凹槽15安装在滑动导轨10上,左右各一个,对称布置;
[0059] (16)限位销弹簧16的上部固连在限位销凹槽15内,下部与限位销17固连;
[0060] (17)限位销17呈倒梯形,其后端一侧(靠电机方向)具有切角,限位销17的前端一侧(靠舱门方向)为直角;
[0061] (18)当伸出舱门2时,升降撑杆滑块13向前滑动,可以将限位销17压入限位销凹槽15内,升降撑杆滑块13可以继续运动直到被限位块18阻挡,此时限位销17在限位销弹簧16的作用下重新落入滑动导轨10;
[0062] (19)在限位块18的阻挡下,升降撑杆12由滑动运动转换为伸展运动,舱门2被逐渐压下;
[0063] (20)当舱门2运动到位时(可通过到位开关或运动行程监控),电机4停止运转;
[0064] (21)当收回舱门2时,电机4反向运转,此时,升降撑杆滑块13在限位销17和限位块18的约束下不能前后滑动,升降撑杆12只能做压缩运动;
[0065] (22)在升降撑杆12向上压缩的过程中,升降撑杆支臂14逐渐接近限位销17,并最终将限位销17压入限位销滑槽15内;
[0066] (23)当限位销17被压入限位销滑槽15后,升降撑杆12由压缩运动转化为滑动运动,此时舱门2也滑入滑动导轨10的滑轨内,在升降撑杆12的拉动和滑动导轨7的约束下,舱门2向后收回;
[0067] (24)当舱门2向后运动到位时(可通过到位开关或运动行程监控),电机4停止运转。
[0068] 详细的运动过程可参见图9。
[0069] 下面通过具体的实施例做进一步的说明。
[0070] 本实施例针对一作战飞机,为提高生存能力,飞机决定采用伸缩式光电探测系统,即需要进行探测时,打开机表舱门,将光电窗口伸出机外,当不需要进行探测时,将光电窗口收回机内,恢复机表舱门。参见图10,主要实施步骤如下:
[0071] (I)选定伸缩式光电探测系统的安装位置,综合考虑探测视野、安装空间等因素,决定将伸缩式光电探测系统安装在机头下方位置;
[0072] (2)将电机支架3安装在机体结构的相应接口上;
[0073] ⑶将电机4、调速齿轮箱5、驱动轴6安装在电机支架3上;
[0074] ⑷将驱动带主动齿轮7安装在驱动轴6上;
[0075] ⑶将驱动带从动齿轮8安装在机体机构的相应接口上;
[0076] (6)将驱动带9套在驱动带主动齿轮7和驱动带从动齿轮8上,并调整到合适位置;
[0077] (7)将滑动导轨10、限位销凹槽15、限位销弹簧16、限位销17、限位块18组装为集成组件;
[0078] ⑶将上述滑动导轨10的集成组件安装在机体结构的相应接口上;
[0079] (9)将升降撑杆12上部的升降撑杆滑块13嵌入在滑动导轨10的滑槽内;
[0080] (1)将升降撑杆12 “X”型左上角的升降撑杆滑块13与驱动带9外缘上的安装接口连接;
[0081] (11)将舱门2和舱门导轨11组装在一起;
[0082] (12)将升降撑杆12下部的升降撑杆滑块13嵌入在舱门导轨11的滑槽内;
[0083] (13)按使用要求,调整驱动带9的位置,确保驱动带14在规定的行程内运动;
[0084] (14)调试系统,确保舱门2可以伸出、收回到位,且在各阶段的运动轨迹、运动时间、运动精度等符合使用要求。

Claims (1)

1.一种滑动一升降式舱门,其特征在于:蒙皮结构(I)、舱门蒙皮结构(2)、电机支架(3)、电机(4)、调速齿轮箱⑶、驱动轴(6)、驱动带从动齿轮⑵、驱动带主动齿轮⑶、驱动带(9)、滑动导轨(10)、舱门导轨(11)、升降撑杆(12)、升降撑杆滑块(13)、升降撑杆支臂(14)、限位销凹槽(15)、限位销弹簧(16)、限位销(17)、限位块(18); 蒙皮结构(I)为机体结构,其形式取决于所在飞机机体区域的结构形式要求;电机支架(3)安装在机体内部结构上,机体内部结构的形式取决于飞机安装区域的具体要求;电机(4)、调速齿轮箱⑶、驱动轴(6)安装在电机支架⑶上;驱动带主动齿轮7固连在驱动轴(6)上,左右各一副,对称布置;驱动带从动齿轮(8)安装在机体结构上,可以绕齿轮轴转动,但不能移动,左右各一副,对称布置;驱动带(9)的两端分别套在驱动带主动齿轮7和驱动带从动齿轮⑶上,由驱动带主动齿轮⑵带动运动;滑动导轨(10)安装在机体内部结构上,左右各一副,对称布置;舱门导轨(11)安装在舱门(2)上,左右各一副,对称布置;升降撑杆(12)为“X”型铰接结构,可以上下压缩和伸展,在其“X”型的四个顶点处安装有四个升降撑杆滑块(13),将电机⑷的方向定义为左,舱门⑵的方向为右,在升降撑杆(12) “X”型的右下支臂上安装有升降撑杆支臂(14);升降撑杆(12)上端通过上部两个升降撑杆滑块(13)嵌入在滑动导轨(10)的滑槽内,升降撑杆(12)下端通过下部两个升降撑杆滑块(13)嵌入在舱门导轨(11)的滑槽内;升降撑杆(12) “X”型左上角的升降撑杆滑块(13)还与驱动带(9)固连,从而驱动带(9)可以带动升降撑杆(8)运动;限位销凹槽(15)安装在滑动导轨(10)上,左右各一个,对称布置;限位销弹簧(16)的上部固连在限位销凹槽(15)内,下部与限位销(17)固连,随着限位销弹簧(16)的压缩与伸展,限位销(17)可以压入限位销凹槽(15)或从限位销凹槽(15)中弹出;限位销(17)呈倒梯形,其靠电机⑷一侧具有切角,其靠舱门(2) —侧为直角,当限位销(17)落入滑动导轨(10)时,允许升降撑杆滑块(13)向前滑过而不能向后滑过;限位块(18)嵌入在滑动导轨(10)内,为舱门(2)向前滑动到位时的限位装置;舱门⑵放下到位或者收回到位时,可通过相应的到位开关或者运动行程监控发出到位指令,由机载计算机控制电机⑷停止运转。
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Application publication date: 20170517

Assignee: CHENGDU KAIDI PRECISION TECHNOLOGY Co.,Ltd.

Assignor: AVIC CHENGDU AIRCRAFT DESIGN & Research Institute

Contract record no.: X2020510000058

Denomination of invention: A sliding lift hatch

Granted publication date: 20190820

License type: Common License

Record date: 20201231

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