CN112823110A - 用于对飞行器的起落架的制动器进行冷却的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于对飞行器的起落架(10)的制动系统(40)的制动器(42)进行冷却的系统(50)，该系统包括：‑压缩机(52)，该压缩机被构造成产生加压空气流(F2)，所述压缩机包括至少一个空气出口(54)，以及‑空气喷射泵(60)，该空气喷射泵包括：‑泵管(62)，该泵管包括连接到所述空气出口的第一端部以及第二端部，所述泵管被设计成在第一端部和第二端部之间输送所述加压空气流，以及‑多个喷射器(64，66，68)，多个喷射器连接到泵管的所述第二端部，并且被构造成喷射所述加压空气流。

Description

用于对飞行器的起落架的制动器进行冷却的系统和方法
技术领域
本发明涉及一种用于对飞行器的起落架的制动系统的制动器进行冷却的系统和方法。
本发明还涉及一种飞行器的起落架，该起落架包括制动系统和用于对所述制动系统的制动器进行冷却的系统。
背景技术
现有技术特别地包括文献GB-A-2 533 476和US-A1-2015/266566。
以已知的方式，飞行器设置有制动系统，该制动系统被布置在飞行器的主起落架处并且包括被构造成使主起落架的轮减速、然后停止的制动器。
在操作中，当制动器变热时，有必要对制动器进行冷却。为此，制动器的通风系统被安装在轮轴处的主起落架上。
这种通风系统例如在图1中示出，并且包括在轮辋1的外侧的风扇4(BCF，“制动冷却风扇(Brake Cooling Fan)”的首字母缩写)，该风扇被构造成当所述制动器2被致动以使主起落架的轮3减速、然后停止时，并且还在登机门处的停止阶段期间，吸入来自制动器2的出口的空气流，由箭头F表示。因此，只要制动器处于高于300℃的温度，则BCF风扇使得制动器2能够被冷却。在该阶段期间，所吸入的空气的温度可达到170℃。
然而，BCF风扇的体积庞大，这会导致飞行器的主起落架中的空间问题。
因此，需要一种使得能够对飞行器的起落架的制动系统的制动器进行冷却的系统，同时减小飞行器内这种系统的重量和尺寸。
特别地，本发明的目的是提供一种简单、经济和有效的解决方案以解决这些问题，同时避免已知技术的缺点。
发明内容
发明目的
本发明的目的是提供一种用于对飞行器的起落架的制动系统的制动器进行冷却的系统和方法。
为此，本发明涉及一种用于对飞行器的起落架的制动系统的制动器进行冷却的系统，该系统包括：
-压缩机，该压缩机被构造成产生加压空气流，所述压缩机包括至少一个空气出口，以及
-空气喷射泵，该空气喷射泵包括：
-泵管，该泵管包括连接到所述空气出口的第一端部；和第二端部，所述泵管被设计成在第一端部和第二端部之间输送所述加压空气流，以及
-多个喷射器，多个喷射器连接到泵管的所述第二端部，并且被构造成喷射所述加压空气流。
特别地，当冷却系统被安装在起落架中时，喷射器可以被布置在制动器附近的区域中，并且被构造成将加压空气流喷射到制动器附近的区域中。
有利地，根据本发明的冷却系统解决了根据现有技术的用于对飞行器的起落架的制动器进行冷却的系统的空间问题。特别地，有利地，根据本发明的冷却系统使得能够执行现有技术的BCF风扇的功能以冷却制动器，同时减小其尺寸和重量。
在冷却系统的操作期间，压缩机产生加压空气流。由压缩机产生的空气流的压力在所述泵管的第二端部处的喷射器中被转换成空气流的高速率。在空气喷射泵的出口处，空气流的高速率在空气喷射区域、即在制动器附近的区域中产生低静态压力，这将迫使来自制动器的热空气的移位，并且因此使得来自制动器的空气流能够吸入。因此，根据本发明的冷却系统使得能够吸取来自制动器的朝向外部的高温空气流(约170℃)，因此使制动器冷却。因此，根据本发明，是由喷射器产生的附加流率(通过文丘里效应)使得制动器能够被冷却，而不是直接由压缩机排放的加压空气流使制动器冷却。
压缩机被构造成从冷却系统的外部吸入空气。
优选地，在安装期间，压缩机被布置成远离制动器附近的区域。换言之，压缩机可以从制动器附近的区域移开(déporté)，即从制动器的加热区域移开。
压缩机可以是叶轮式、轴承式、叶片式、螺杆式或活塞式压缩机。
压缩机可以是电动压缩机。
压缩机可以被构造成产生可变流率的加压空气流。
压缩机可以被构造成产生加压空气流。特别地，压缩机可以被构造成产生高压力空气流。
泵管的横截面可以是圆形、或椭圆形、或多边形、或环形或任何其它形状。
空气流的高速率在制动器的加热区域附近产生负压力。
泵管可以包括多个喷射器，优选地当冷却系统被安装在起落架中时，多个喷射器被布置在制动器附近的区域中。换言之，泵管可以包括被布置在制动器的加热区域附近的多个喷射器。
多个喷射器可以被周向地布置并且以泵管的第二端部为中心。
多个喷射器可以包括被布置作为泵管的第二端部的延伸部的中心喷射器和以360°围绕所述中心喷射器布置的多个中间喷射器。
多个喷射器还可以包括以360°围绕所述中间喷射器布置的多个外部喷射器。
多个外部喷射器和多个中间喷射器围绕泵管的第二端部呈交错图案。
一个或每个喷射器和/或泵管可以是弯管形状的。特别地，多个中间喷射器和/或多个外部喷射器可以是弯管形状的。
多个喷射器可以包括第一部分和第二部分，该第一部分大致垂直于泵管的第二端部延伸，该第二部分大致平行于泵管的第二端部延伸。
一个或每个喷射器的内部横截面可以是圆形、或椭圆形、或多边形、或任何其它形状。
一个或每个喷射器的内部横截面可以沿着加压空气流的路径变化。有利地，喷射器的内部横截面的变化使得在空气喷射泵的出口处的空气流的速度能够增加。特别地，喷射器和泵管之间的横截面的变化使得空气速率能够局部增加，这产生静态压力下降。
一个或每个喷射器可以沿着加压空气流的路径具有横截面限制。特别地，横截面限制使得在一个或每个喷射器的出口处的空气流的速率能够增加。
优选地，一个或每个喷射器的横截面变化是连续的。
根据第一实施例，泵管的第二端部被布置在轮的轮辋的外侧。
根据第二实施例，泵管的第二端部被布置在轮的轮辋的内侧。
本发明还涉及一种飞行器的起落架，该起落架包括：
-至少一个轮，以及
-制动系统，该制动系统包括制动器，该制动器适于使所述至少一个轮的旋转减速或停止，
其中，该起落架还包括根据本发明的冷却系统。
用于对制动器进行冷却的系统提供制动器的通风，这有利地减少了飞行器的周转时间。
飞行器的起落架可以是飞行器的主起落架。
起落架可以包括飞行器的牵引电动马达，该牵引电动马达被构造成驱动起落架的轮或多个轮旋转。在这种情况下，根据本发明的用于对制动器进行冷却的系统也可以冷却飞行器的牵引电动马达。因此，根据本发明的冷却系统可以冷却飞行器的制动器和牵引电动马达两者。特别地，外部空气、来自压缩机的加压空气和来自喷射器的加压空气的组合使得飞行器的牵引电动马达能够被冷却。
根据第一实施例，每个喷射器被布置在轮的轮辋的外侧。换言之，每个喷射器被布置在轮的轮辋的外部。
根据第二实施例，每个喷射器被布置在轮的轮辋的内侧。换言之，每个喷射器被布置在轮(20)的轮辋的内部。
本发明还涉及一种用于对根据本发明的飞行器的起落架的制动系统的制动器进行冷却的方法，该方法包括以下步骤：
-通过压缩机压缩空气流以产生加压空气流，
-通过泵管将加压空气流输送到制动器附近的区域，
-通过每个喷射器将加压空气流喷射到制动器附近的所述区域中，以及
-从制动器附近的所述区域吸取空气流。
特别地，将加压空气流喷射到制动器附近的区域中使得能够在制动器附近的所述区域中产生负压力。
来自制动器附近的区域的空气流的吸取是由在制动器附近的区域中产生的负压力引起的。
为了本发明的目的，制动器附近的区域被限定为被定位在距制动器介于0.2m到2.0m之间的距离处的区域。换言之，泵管的第二端部、更确切为喷射器与制动器之间的距离介于0.2m到2.0m之间。
压缩步骤可以是压缩空气流，以在高压力下产生低流率的空气。
附图说明
通过阅读以下以非限制性示例的方式做出的描述并且参照附图，本发明将被更好的理解，并且本发明的其它细节、特征和优点将变得更加清楚，在附图中：
-如上所述的图1是根据现有技术的飞行器的起落架的一部分的示意性横截面视图，
-图2是根据本发明的第一实施例的飞行器的起落架的一部分的示意性横截面视图，
-图3是根据本发明的第二实施例的飞行器的起落架的一部分的示意性横截面视图，
-图4是根据本发明的冷却系统的多个喷射器的示意性透视图，
-图5是根据本发明的冷却系统的多个喷射器中的一个喷射器的示意性横截面视图，
-图6是根据本发明的用于对飞行器的起落架的制动系统的制动器进行冷却的方法的步骤的流程图。
具体实施方式
图2和图3示出了根据本发明的实施例的飞行器的起落架10。起落架可以是例如飞行器的主起落架，并且包括至少一个轮20和制动系统40。
制动系统40包括制动器42，该制动器适于使轮20的旋转减速、然后停止。制动器42可以是盘式制动器，例如由碳制成的制动器。
在操作中，制动器42变热，使得在制动器42处、并且更确切地在被认为致动器附近的区域中产生处于高温的空气流F1，该高温特别是介于150℃到200℃之间，例如大约170℃。
通常，起落架10包括两个轮至六个轮20。于是，制动系统40可以包括被布置在每个轮20上的制动器42。
起落架10还包括用于对制动器42进行冷却的系统50。
冷却系统50包括被构造成产生加压空气流(由箭头F2表示)的压缩机52。压缩机52包括至少一个空气出口54。
压缩机52可以被构造成产生以低流率通过空气出口54的加压空气流F2。
压缩机52可以被构造成产生在高压力下通过空气出口54的加压空气流F2。
换言之，压缩机52被构造成产生具有低流率和高压力的空气流F2。
压缩机52可以是叶轮式、轴承式、叶片式、螺杆式或活塞式压缩机。压缩机52可以是电动压缩机。
压缩机52被布置在距制动器42附近的区域一距离处。换言之，压缩机远离制动器42附近的区域。
冷却系统50还包括空气喷射泵60。
空气喷射泵60包括泵管62和一个或多个喷射器64、66、68。
泵管62是管道，并且包括连接到压缩机52的空气出口54的第一端部和连接到喷射器64、66、68的第二端部。
泵管62成形为在泵管的第一端部和第二端部之间输送加压空气流F2。
泵管62的横截面可以是椭圆形、或多边形、或环形、或任何形状，或优选为圆形。
泵管62可以包括至少一个弯管。例如，在图2和图3中，泵管62包括三个弯管。
泵管62被构造成将由压缩机52产生的高压力从空气出口54输送到喷射器64、66、68。
喷射器64、66、68被布置在制动器42附近的区域中。因此，压缩机52通过空气喷射泵60流体连接到制动器42附近的区域。
喷射器64、66、68被构造成将加压空气流F2喷射到制动器42附近的区域中。
喷射到制动器附近的区域中的加压空气流F2构成主空气流，并且来自制动器的空气流F1构成次级空气流。主空气流的流率低于次级空气流的流率，而主空气流的速率高于次级空气流的速率。换言之，加压空气流F2具有比来自制动器的空气流F1更低的流率和更高的速率。
在空气喷射泵60的出口处，加压空气流F2的高速度在制动器42附近的区域中产生负压力。该负压力使得来自制动器42的热空气被吸取。实际上，然后，来自制动器42的处于高温(大约170℃)的空气流F1被吸取，这使得制动器42能够冷却。换言之，以高速度喷射的主空气流将迫使次级空气流移位，并驱使所述次级流离开制动器42附近的区域。
根据图2所示的第一实施例，泵管62的第二端部被布置在轮20的轮辋的外部，使得来自制动器的空气流向外流动。
在图3所示的第二实施例中，泵管62的第二端部被布置成朝向轮20的轮的内部。
图4示出了多个喷射器64、66、68。
喷射器可以包括被布置作为泵管62的第二端部的延伸部的中心喷射器64、围绕中心喷射器64布置的中间喷射器66和以360°围绕中间喷射器66布置的外部喷射器68。当然，可以只有一个喷射器，例如中心喷射器64，或者只有中间喷射器66或外部喷射器68，或者只有中心喷射器64和中间喷射器66或外部喷射器68。
喷射器64、66、68可以被周向地布置并且以泵管62的第二端部为中心。例如，外部喷射器68围绕中间喷射器66周向地布置，中间喷射器66围绕中心喷射器64周向地布置。
外部喷射器68和中间喷射器66可以围绕泵管62的第二端部交错排列。外部喷射器68可以被布置在与布置有中间喷射器66的角扇区不同的角扇区中。当然，外部喷射器68和中间喷射器66可以被布置在相同的角扇区中。
中间喷射器66和外部喷射器68可以是弯管形状的。更具体地，中间喷射器66和外部喷射器68可以包括第一部分70和第二部分72，该第一部分大致垂直于、即径向于泵管62的第二端部延伸，该第二部分大致平行于泵管62的第二端部延伸。
更具体地，图5描绘了喷射器64、66、68。
每个喷射器64、66、68包括空气出口孔74，该空气出口孔的横截面为圆形，如图4所示，或者为椭圆形或多边形。喷射器64、66、68的出口孔的横截面可以相同。中心喷射器64的出口孔74的横截面可以与中间喷射器66或外部喷射器68的出口孔的横截面不同。中间喷射器66的出口孔74的横截面可以与外部喷射器68的出口孔的横截面不同。中间喷射器66的出口孔74的横截面可以与另一个中间喷射器66的出口孔74的横截面不同。类似地，外部喷射器68的出口孔74的横截面可以与另一个外部喷射器68的出口孔74的横截面不同。
喷射器64、66、68的外部横截面，即喷射器64、66、68的与制动器42附近的区域的空气接触的部分的横截面可以沿着加压空气流F2的路径恒定。
喷射器64、66、68的内部横截面，即喷射器64、66、68的与加压空气流F2接触的部分的横截面可以沿着加压空气流F2的路径变化。
喷射器64、66、68可以包括第一横截面80，该第一横截面的内径沿着加压空气流F2的路径减小。
第一横截面80的内径逐渐变化。
因此，喷射器64、66、68的第一横截面80具有截头圆锥形状。换言之，第一横截面80沿着加压空气流F2的方向形成渐缩锥形部分。
喷射器64、66、68可以包括例如沿着加压空气流F2的流动方向在第一横截面80之后的第二横截面82，该第二横截面的内径沿着加压空气流F2的路径恒定。
因此，喷射器64、66、68的第二横截面82具有圆柱形状。
喷射器64、66、68可以包括例如沿着加压空气流F2的流动方向在第二横截面82之后的第三横截面84，该第三横截面的内径沿着加压空气流F2的路径增加。
第三横截面84的内径逐渐变化。
因此，喷射器64、66、68的第三横截面84具有截头圆锥形状。换言之，第三横截面84沿着加压空气流F2的方向形成渐扩锥形部分。
喷射器64、66、68可以包括例如沿着加压空气流F2的流动方向在第一横截面80之前的第四横截面86，该第四横截面的内径沿着加压空气流F2的路径恒定。
如图5所示，第四横截面86可以包括中间喷射器66和外部喷射器68的弯管形状。
喷射器64、66、68可以被构造成具有横截面的限制，以便增加空气流F2的速率。换言之，喷射器64、66、68的横截面可以减小，以将加压空气流F2的高压力转化成所述加压空气流F2的高速率。
图6示出了用于对如上所述的起落架10的制动器42进行冷却的方法的步骤。
该方法包括压缩空气流以产生加压空气流F2的步骤S10。特别地，压缩步骤S10通过压缩机52执行，压缩机52特别是电动压缩机。压缩步骤S10可以是压缩空气流，以在高压力下产生低流率的空气。
该方法还包括将加压空气流F2输送到制动器42附近的区域的步骤S20。特别地，输送步骤S20通过泵管62执行。
该方法包括将加压空气流F2喷射到制动器42附近的区域中的步骤S30。特别地，喷射步骤S30通过所述或每个喷射器64、66、68执行。
该方法还包括从制动器42附近的区域吸取空气流F1的步骤S40。
特别地，将加压空气流F2喷射到制动器附近的区域中使得能够在制动器42附近的区域中产生负压力，这使得来自制动器的空气流F1能够被吸入。

Claims (13)

1.一种用于对飞行器的起落架(10)的制动系统(40)的制动器(42)进行冷却的系统(50)，所述系统包括：
-压缩机(52)，所述压缩机被构造成产生加压空气流(F2)，所述压缩机(52)包括至少一个空气出口(54)，以及
-空气喷射泵(60)，所述空气喷射泵包括：
-泵管(62)，所述泵管包括：连接到所述空气出口(54)的第一端部；和第二端部，所述泵管(62)被设计成在所述第一端部和所述第二端部之间输送所述加压空气流(F2)，以及
-多个喷射器(64，66，68)，所述多个喷射器连接到所述泵管(62)的所述第二端部，并且被构造成喷射所述加压空气流(F2)。
2.根据前一项权利要求所述的冷却系统(50)，其中，每个喷射器(64，66，68)沿着所述加压空气流(F2)的路径具有横截面限制。
3.根据前述权利要求中任一项所述的冷却系统(50)，其中，所述多个喷射器(64，66，68)被周向地布置并且以所述泵管(62)的所述第二端部为中心。
4.根据前述权利要求中任一项所述的冷却系统(50)，其中，所述多个喷射器(64，66，68)包括被布置作为所述泵管(62)的所述第二端部的延伸部的中心喷射器(64)和以360°围绕所述中心喷射器(64)布置的多个中间喷射器(66)。
5.根据前一项权利要求所述的冷却系统(50)，其中，所述多个喷射器(64，66，68)包括以360°围绕所述中间喷射器(66)布置的多个外部喷射器(68)。
6.根据前一项权利要求所述的冷却系统(50)，其中，所述多个外部喷射器(68)和所述多个中间喷射器(66)被布置成围绕所述泵管(62)的所述第二端部呈交错图案。
7.根据前述权利要求中任一项所述的冷却系统(50)，其中，至少一个或每个喷射器(64，66，68)是弯管形状的。
8.根据前述权利要求中任一项所述的冷却系统(50)，其中，所述压缩机(52)是电动压缩机。
9.一种飞行器的起落架(10)，所述起落架包括：
-至少一个轮(20)，以及
-制动系统(40)，所述制动系统包括制动器(42)，所述制动器适于使所述至少一个轮(20)的旋转减速或停止，
其中，所述起落架还包括根据前述权利要求中任一项所述的冷却系统(50)。
10.根据权利要求9所述的起落架(10)，其中，所述冷却系统(50)的所述压缩机(52)被布置成远离所述制动器(42)附近的区域。
11.根据权利要求9或10所述的起落架(10)，其中，每个喷射器(64，66，68)被布置在所述轮(20)的轮辋的外部。
12.根据权利要求9或10所述的起落架(10)，其中，每个喷射器(64，66，68)被布置在所述轮(20)的轮辋的内部。
13.一种用于对根据权利要求9至12中任一项所述的飞行器的起落架(10)的制动系统(40)的制动器(42)进行冷却的方法，所述方法包括以下步骤：
-通过所述压缩机(52)压缩(S10)空气流以产生加压空气流(F2)，
-通过所述泵管(62)将所述加压空气流(F2)输送(S20)到所述制动器(42)附近的区域，
-通过每个喷射器(64，66，68)将所述加压空气流(F2)喷射(S30)到所述制动器(42)附近的所述区域中，以及
-从所述制动器(42)附近的所述区域吸取(S40)空气流(F1)。
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