CN107891971A - 前轮驱动并实现差速驱动转向的飞行器推动装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种前轮驱动并实现差速驱动转向的飞行器推动装置及方法，其推动装置接入飞机的公用液压系统，公用液压系统的机载油液分两路接入：第一路机载油液流过第一伺服阀驱动第一液压马达工作，第一液压马达输出端经第一离合器将动力传输至行星齿轮机构的外齿圈，经外齿圈将动力再传输至飞机轮毂上以带动飞机的前右机轮和前左机轮运动；第二路机载油液流过第二伺服阀驱动第二液压马达工作，第二液压马达输出端经第二离合器将动力传输至行星齿轮机构的太阳轮，太阳轮经反向机构实现左右旋转反向，进而带动飞机的前右机轮和前左机轮转速的不同实现机轮转向。本发明能实现直行驱动又能实现差速驱动转向，并直接驱动飞机机轮达到拖动目的。

Description

前轮驱动并实现差速驱动转向的飞行器推动装置及方法

技术领域

本发明涉及一种飞行器推动装置及方法，特别是关于一种在飞机地面拖动系统技术领域中使用的前轮驱动并实现差速驱动转向的飞行器推动装置及方法。

背景技术

目前，大部分飞机机轮是没有动力的，飞机降落后在机场地面行驶时，靠飞机发动机作用，推动飞机前进运动驶向停机坪。而飞机在地面的后退运动比较复杂，主要方式有以下两种：

其一，许多喷射飞机在地面上可以倒退，但很耗燃料及噪音大。靠将引擎向后喷射的气流反向折射(Reverse Thrust)，但因为不能完全折射向前，所以在使用它以倒退时，必须大功率输出，产生高噪音，及低效率耗燃料；而且排出的废气从发动机进气口吸入，导致发动机损坏，产生的巨大热流对地面人员和设备也会造成威胁。

其二，飞机在地面滑行运动可由机场里飞机牵引车辅助实现的。飞机牵引车作为机场重要的地面保障车辆，能够节省飞机燃料，减少噪声跟排气污染，降低飞机发动机的损耗。但是目前该方式也存在一些缺点，比如不同的飞机吨位不同，所以机场需要不同种类的牵引车，导致机场车辆秩序混乱，也浪费能源；牵引车工作期间需要连接抬升飞机机轮实现牵引，该过程较为耗时耗事；此外飞机牵引车价格昂贵，维护管理复杂繁琐。

由于目前常用的拖动方式存在较多问题，所以很多研究机构设法给轮子提供动力，实现飞机在地面上的自主行走。此前，国外某公司将电机安装在起落架小车上，带动飞机机轮运动。虽然利用电机驱动完成了该目的，但是由于电机自身的缺点，导致整套系统可靠性稳定性存在一定缺陷。因为电机工作在功率大、功率密度惊人的环境下，电机的负担很重，体积、散热与可靠性问题特别棘手，往往还需要将电机的散热装置返回放置在起落架舱内，这样不仅对起落架整体结构空间提出了难题，也极大增加了起落架小车的重量。

由于目前飞机上液压系统比较完善，同时液压马达具备了扭矩大，功率密度大的特点，可利用其来实现飞机的地面拖动。而由于飞机的前轮一般都是有两个，在前轮驱动基础上，前轮转向成为一个难题。

发明内容

本发明的目的是提供一种前轮驱动并实现差速驱动转向的飞行器推动装置及方法，其能实现飞机在地面的自主运动，减少燃料消耗跟废气的排放，同时极大减少机场地面车辆数量，实现直行驱动又能实现差速驱动转向。

本发明的另一目的是直接驱动飞机机轮达到拖动目的。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种前轮驱动并实现差速驱动转向的飞行器推动装置，其特征在于：该推动装置包括第一伺服阀、第二伺服阀、第二液压马达、行星齿轮机构、反向机构、第一离合器、第二离合器和第一液压马达；所述推动装置接入飞机的公用液压系统，所述公用液压系统的机载油液分两路接入：第一路机载油液流过所述第一伺服阀驱动所述第一液压马达工作，所述第一液压马达输出端经所述第一离合器将动力传输至所述行星齿轮机构的外齿圈，经所述外齿圈将动力再传输至飞机轮毂上以带动飞机的前右机轮和前左机轮运动；第二路机载油液流过所述第二伺服阀驱动所述第二液压马达工作，所述第二液压马达输出端经所述第二离合器将动力传输至所述行星齿轮机构的太阳轮，所述太阳轮经所述反向机构实现左右旋转反向，进而带动飞机的所述前右机轮和前左机轮转速的不同实现机轮转向。

进一步，所述前右机轮和前左机轮的转向方向通过飞机地面拖动控制系统向所述第二伺服阀传输至的差速转向控制信号，控制所述第二伺服阀的阀芯运动方向实现。

进一步，当机载油液流过所述第一伺服阀时，飞机的所述前右机轮和前左机轮直行方向及直行速度通过飞机地面拖动控制系统控制所述第一伺服阀状态实现。

进一步，当所述第一伺服阀的阀芯处于左右位时，油路导通，驱动所述第一液压马达正反转，机轮速度方向与所述第一液压马达方向一致；当所述第一伺服阀的阀芯处于中位时，油路切断，所述第一液压马达不输出动力，不驱动机轮做任何运动。

进一步，所述第一离合器、第二离合器均由飞机地面拖动控制系统传输至的离合信号控制其工作。

进一步，所述第一液压马达和第二液压马达都安装在起落架小车上。

一种基于上述推动装置的前轮驱动并实现差速驱动转向的飞行器推动方法，其特征在于，该方法在降落滑行状态、停机状态和起飞滑行状态时的推动过程如下：1)降落滑行状态：1.1)飞机降落到地面后未达到额定速度的一段时间内，由飞机地面拖动控制系统控制第一离合器、第二离合器断开，使前右机轮和前左机轮与飞行器推动装置脱离开，处于无动力状态；1.2)当滑行速度下降到额定速度时，飞机发动机停止工作，由飞机地面拖动控制系统向第一伺服阀和第二伺服阀传输控制信号，经控制第一伺服阀实现飞机的前右机轮和前左机轮前进和后退运动及运动快慢，经控制第二伺服阀实现前右机轮和前左机轮差速转向；2)停机状态：飞机进入停机坪指定位置时，飞机地面拖动控制系统向第一伺服阀和第二伺服阀传输零位控制信号，第一液压马达和第二液压马达都停止工作，第一离合器、第二离合器断开，前右机轮和前左机轮恢复原始无动力状态；3)起飞滑行状态：3.1)当飞机准备从停机坪退出驶向跑道时，飞机地面拖动控制系统向第一伺服阀传输后退控制信号，公用液压系统与推动装置连通，第一液压马达启动，第一离合器闭合，驱动前右机轮和前左机轮后退运动，通过控制第一伺服阀阀芯的开口逐渐增大使飞机机轮缓慢加速直到以预先设定速度后退滑行；3.2)当飞机在行驶过程中需要改变运动方向时，需要飞机先缓慢减速直至机轮速度为零，飞机通过刹车停止后退，第一离合器脱开，第一伺服阀的控制信号改变第一液压马达的转速方向，之后第一离合器闭合，第一液压马达以输出驱动机轮前进运动；3.3)当飞机到达起飞指定位置，飞机地面拖动控制系统控制离合器脱开，机轮恢复原始无动力状态，之后飞机发动机发动，进入起飞状态。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明利用飞机自身比较完备的液压系统,通过液压马达以较高效率驱动机轮，采用行星齿轮机构传动实现了既能直行驱动又能差动驱动转向。第一液压马达作为飞机机轮直行的驱动机构，第二液压马达差动驱动两个机轮实现机轮转向,具有结构简单及快速灵活的全地形适应能力，同时又没有过多增加起落架机械结构跟重量。2、本发明在发动机熄火的前提下，依然能够使飞机进行滑动，极大精简了机场地面勤务车辆，减少飞机牵引车高昂的采购以及维修费用，同时也节约能源减少排放。3、本发明由于采用了液压传动系统，因此相对电动传动效率更高，可靠性更好。4、本发明提出了采用两个液压马达驱动前轮并差动驱动两个前轮实现转向的推动装置，采用输出大扭矩，功率密度大的液压马达安装在起落架小车上，利用基于左右轮平均轮速的直线行驶和基于左右轮轮速差的转向原理，直接驱动飞机机轮达到拖动目的。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

如图1所示，本发明提供一种前轮驱动并实现差速驱动转向的飞行器推动装置，其为安装在飞机前轮上的飞机液压地面拖动装置，能够实现前轮驱动并差速驱动转向。具体地，本发明包括第一伺服阀1、第一液压马达2、第一离合器3、行星齿轮机构4、第二伺服阀5、第二液压马达6、第二离合器7、反向机构8、飞机地面拖动控制系统9、前右机轮10和前左机轮11。其中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本发明的飞行器推动装置接入飞机的公用液压系统，公用液压系统的机载油液分两路接入：第一路机载油液流过第一伺服阀1驱动第一液压马达2工作，第一液压马达2输出端经第一离合器3将动力传输至行星齿轮机构4的外齿圈，经外齿圈将动力再传输至飞机轮毂上从而带动飞机的前右机轮10和前左机轮11运动。第二路机载油液流过第二伺服阀5驱动第二液压马达6工作，第二液压马达6输出端经第二离合器7将动力传输至行星齿轮机构4的太阳轮，太阳轮经反向机构8实现左右旋转反向，进而带动飞机的前右机轮10和前左机轮11转速的不同，从而实现了机轮转向；转向方向通过飞机地面拖动控制系统9向第二伺服阀5传输至的差速转向控制信号，控制第二伺服阀5的阀芯运动方向实现。使用时，两路机载油液不一定同时工作，当只需要机轮直行时，只有第一路机载油液工作，这时第二伺服阀5的阀芯处于零位，第二液压马达6不工作。当需要机轮转向时，两路机载油液同时工作。

上述实施例中，当机载油液流过第一伺服阀1时，飞机的前右机轮10和前左机轮11直行方向及直行速度通过飞机地面拖动控制系统9控制第一伺服阀1状态实现，即飞机地面拖动控制系统9向第一伺服阀1传输直行控制信号，进而控制第一伺服阀1的阀芯运动方向及开口大小来实现。当第一伺服阀1的阀芯处于左右位时，油路导通，驱动第一液压马达2正反转，机轮速度方向与第一液压马达2方向一致；当第一伺服阀1的阀芯处于中位时，油路切断，第一液压马达2不输出动力，不驱动机轮做任何运动。第一伺服阀1的阀芯开口越大直行速度越快，反之，速度慢。

上述各实施例中，第一离合器3、第二离合器7均由飞机地面拖动控制系统9传输至的离合信号控制其工作。第一离合器3、第二离合器7用于在某些情况下切断本发明的飞行器推动装置对前右机轮10和前左机轮11的驱动，使前右机轮10和前左机轮11恢复原有无动力状态，而当离合器闭合时，液压马达与前右机轮10和前左机轮11连接并驱动前右机轮10和前左机轮11运动。

上述各实施例中，第一液压马达2和第二液压马达6都安装在起落架小车上。

基于上述装置，本发明还提供一种前轮驱动并实现差速驱动转向的飞行器推动方法，该方法在降落滑行状态、停机状态和起飞滑行状态时的推动过程如下：

1)降落滑行状态：

1.1)飞机降落到地面后未达到额定速度的一段时间内，由飞机地面拖动控制系统9控制第一离合器3、第二离合器7断开，使前右机轮10和前左机轮11与飞行器推动装置脱离开，处于无动力状态。由于机轮转速过快，这样可以避免对传动机构内部齿轮等结构造成冲击损耗。

1.2)当滑行速度下降到额定速度时，飞机发动机停止工作，由飞机地面拖动控制系统9向第一伺服阀1和第二伺服阀5传输控制信号，经控制第一伺服阀1实现飞机的前右机轮10和前左机轮11前进和后退运动及运动快慢，经控制第二伺服阀5实现前右机轮10和前左机轮11差速转向。

其中，飞行员可以根据跑道路面状况具体给出相应的控制信号。

2)停机状态：

飞机进入停机坪指定位置时，飞机地面拖动控制系统9向第一伺服阀1和第二伺服阀5传输零位控制信号，第一液压马达2和第二液压马达6都停止工作，第一离合器3、第二离合器7断开，前右机轮10和前左机轮11恢复原始无动力状态。

3)起飞滑行状态：

3.1)当飞机准备从停机坪退出驶向跑道时，飞机地面拖动控制系统9向第一伺服阀1传输后退控制信号，公用液压系统与本发明的推动装置连通，第一液压马达2启动，第一离合器3闭合，驱动前右机轮10和前左机轮11后退运动，通过控制第一伺服阀1阀芯的开口逐渐增大使飞机机轮缓慢加速直到以预先设定速度后退滑行。

3.2)当飞机在行驶过程中需要改变运动方向时，需要飞机先缓慢减速直至机轮速度为零时，再使液压马达输出反向转速，以免液压马达与机轮转速方向不一致导致损坏机构。执行过程如下：飞机通过刹车停止后退，第一离合器3脱开，第一伺服阀1的控制信号改变第一液压马达2的转速方向，之后第一离合器3闭合，第一液压马达2以输出驱动机轮前进运动。

3.3)当飞机到达起飞指定位置，飞机地面拖动控制系统9控制离合器脱开，机轮恢复原始无动力状态，之后飞机发动机发动，进入起飞状态。

上述各实施例仅用于说明本发明，各部件的结构、尺寸、设置位置及形状都是可以有所变化的，在本发明技术方案的基础上，凡根据本发明原理对个别部件进行的改进和等同变换，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (7)

1.一种前轮驱动并实现差速驱动转向的飞行器推动装置，其特征在于：该推动装置包括第一伺服阀、第二伺服阀、第二液压马达、行星齿轮机构、反向机构、第一离合器、第二离合器和第一液压马达；所述推动装置接入飞机的公用液压系统，所述公用液压系统的机载油液分两路接入：第一路机载油液流过所述第一伺服阀驱动所述第一液压马达工作，所述第一液压马达输出端经所述第一离合器将动力传输至所述行星齿轮机构的外齿圈，经所述外齿圈将动力再传输至飞机轮毂上以带动飞机的前右机轮和前左机轮运动；第二路机载油液流过所述第二伺服阀驱动所述第二液压马达工作，所述第二液压马达输出端经所述第二离合器将动力传输至所述行星齿轮机构的太阳轮，所述太阳轮经所述反向机构实现左右旋转反向，进而带动飞机的所述前右机轮和前左机轮转速的不同实现机轮转向。

2.如权利要求1所述的前轮驱动并实现差速驱动转向的飞行器推动装置，其特征在于：所述前右机轮和前左机轮的转向方向通过飞机地面拖动控制系统向所述第二伺服阀传输至的差速转向控制信号，控制所述第二伺服阀的阀芯运动方向实现。

3.如权利要求1所述的前轮驱动并实现差速驱动转向的飞行器推动装置，其特征在于：当机载油液流过所述第一伺服阀时，飞机的所述前右机轮和前左机轮直行方向及直行速度通过飞机地面拖动控制系统控制所述第一伺服阀状态实现。

4.如权利要求3所述的前轮驱动并实现差速驱动转向的飞行器推动装置，其特征在于：当所述第一伺服阀的阀芯处于左右位时，油路导通，驱动所述第一液压马达正反转，机轮速度方向与所述第一液压马达方向一致；当所述第一伺服阀的阀芯处于中位时，油路切断，所述第一液压马达不输出动力，不驱动机轮做任何运动。

5.如权利要求1所述的前轮驱动并实现差速驱动转向的飞行器推动装置，其特征在于：所述第一离合器、第二离合器均由飞机地面拖动控制系统传输至的离合信号控制其工作。

6.如权利要求1所述的前轮驱动并实现差速驱动转向的飞行器推动装置，其特征在于：所述第一液压马达和第二液压马达都安装在起落架小车上。

7.一种基于如权利要求1～6任一项所述推动装置的前轮驱动并实现差速驱动转向的飞行器推动方法，其特征在于，该方法在降落滑行状态、停机状态和起飞滑行状态时的推动过程如下：

1)降落滑行状态：

1.1)飞机降落到地面后未达到额定速度的一段时间内，由飞机地面拖动控制系统控制第一离合器、第二离合器断开，使前右机轮和前左机轮与飞行器推动装置脱离开，处于无动力状态；

1.2)当滑行速度下降到额定速度时，飞机发动机停止工作，由飞机地面拖动控制系统向第一伺服阀和第二伺服阀传输控制信号，经控制第一伺服阀实现飞机的前右机轮和前左机轮前进和后退运动及运动快慢，经控制第二伺服阀实现前右机轮和前左机轮差速转向；

2)停机状态：飞机进入停机坪指定位置时，飞机地面拖动控制系统向第一伺服阀和第二伺服阀传输零位控制信号，第一液压马达和第二液压马达都停止工作，第一离合器、第二离合器断开，前右机轮和前左机轮恢复原始无动力状态；

3)起飞滑行状态：

3.1)当飞机准备从停机坪退出驶向跑道时，飞机地面拖动控制系统向第一伺服阀传输后退控制信号，公用液压系统与推动装置连通，第一液压马达启动，第一离合器闭合，驱动前右机轮和前左机轮后退运动，通过控制第一伺服阀阀芯的开口逐渐增大使飞机机轮缓慢加速直到以预先设定速度后退滑行；

3.2)当飞机在行驶过程中需要改变运动方向时，需要飞机先缓慢减速直至机轮速度为零，飞机通过刹车停止后退，第一离合器脱开，第一伺服阀的控制信号改变第一液压马达的转速方向，之后第一离合器闭合，第一液压马达以输出驱动机轮前进运动；

3.3)当飞机到达起飞指定位置，飞机地面拖动控制系统控制离合器脱开，机轮恢复原始无动力状态，之后飞机发动机发动，进入起飞状态。