CN112849103A - 用于飞机机轮和刹车装置的冷却机构 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于飞机机轮和刹车装置的冷却机构。刹车装置包括刹车动、静盘、活塞座以及活塞。刹车动、静盘同轴安装在轮毂内并在轮毂内构成刹车热库；活塞座安装在轮轴上并与轮毂轴向对齐；活塞从活塞座轴向伸出并能够相对刹车动、静盘轴向往复移动。其中，冷却机构包括产生高压的冷却气体的压气机、将压气机产生的高压冷却气体引出的送风管、以及设置在活塞座上的至少一个出风口。送风管从压气机延伸到活塞座；出风口与送风管流体连通并构造成面对轮毂与刹车热库之间的空隙。本发明相较于传统刹车冷却风扇的负压吸风方式，冷却气流由周向布置的出风口流出后经由机轮内侧向机轮外侧正压吹风，冷却效率更高。

Description

用于飞机机轮和刹车装置的冷却机构

技术领域

本发明涉及一种冷却机构，尤其涉及一种用于飞机机轮和刹车装置的冷却机构。

背景技术

在航空领域，考虑到飞机使用安全和起火风险，在飞机起飞线处设置一个安全放飞温度以限制飞机在一个安全的温度起飞。但是，随着民用飞机重量增加和速度增加，飞机着陆时刹车的吸能量随之增加，刹车温度也增高，并且随着机场规模扩大，滑行距离也在增加，导致滑行能量增加，这些着陆能量和滑行能量的增加势必导致刹车温度较高，而容易超出安全放飞温度，继而影响飞机正常派遣。

为解决这个问题，比较典型的方案是增加刹车冷却风扇，如空客的A320、A330等。刹车冷却风扇位于主机轮上，由电机、风扇叶片及保护罩、供电电源及电缆组成。其中的电缆需穿过主起落架舱壁板沿起落架下行并经一穿线孔进入轮轴内部，为轮轴内部的风扇电机供电。风扇叶片位于机轮外侧面处。在飞机着陆后的滑行阶段飞行员就可以手动开启冷却风扇给刹车降温，在停机等待过站的阶段，只要飞机通电，也可以开启机载刹车风扇给刹车降温。

如中国专利CN 209112157 U，其公开了一种具有自动控制功能的机载刹车风冷系统，机载刹车风冷系统是四机轮飞机冷却风扇控制系统；四机轮均分为左机轮和右机轮；左机轮和右机轮分别安装在左起落架和右起落架上；其中，每个机轮的冷却风扇控制系统中均包括风扇电源电路自动保护开关、交流接触器、机轮速度传感器、机轮冷却风扇电机，以及四机轮共用的飞机防滑刹车控制盒、时间继电器、直流电源和交流电源；在冷却风扇控制系统中，直流电源与风扇控制电路保护自动开关联通；右起落架落地开关的电源输出端与左起落架落地开关的电源输入端联通；左起落架落地开关电源输出端与刹车风扇开关的输入端联通；当刹车风扇开关的输出端与断开端联通时，刹车风扇开关的输出端悬空；当刹车风扇开关的输入端与继电器工作触点的输入端连通时，刹车风扇开关与继电器接电源的工作触点连通；时间继电器接负载的工作触点分别与各机轮的交流接触器的控制触点输入端联通，交流接触器的控制触点输出端分别与所在机轮冷却风扇电机控制触点联通；各机轮冷却风扇电机的工作触点分别通过所在机轮的电路保护自动开关与三相115V的交流电源联通；时间继电器控制触点的输入端与飞机防滑刹车控制盒的飞机速度状态JSD信号输出端联通；飞机防滑刹车控制盒速度信号的输入端分别与各机轮的机轮速度传感器速度信号的输出端联通。

该专利对冷却风扇控制系统进行了改进，实现机载刹车风冷系统总工作时间的自动控制，能够在飞机着陆后及时可靠的对该刹车机轮进行降温，能够将飞机的起降周期从60～90min缩短到30min从而缩短飞机的起降时间，从而提高飞机的起降频率。同时节省了能源、降低了地勤人员劳动强度。

但是这些方案的不足之处在于：

a)机轮冷却风扇电机安装在起落架上，导致起落架重量增加，对起落架结构和收放性能不利；

b)电机强电线缆与信号线缆并行于起落架本体，容易产生电磁干扰，需额外增加布置空间和屏蔽措施，因此带来重量增加；

c)通过负压吸风方式冷却，冷却效率低；

d)轮轴端部的风扇叶片存在转自爆破的安全性风险；

e)风扇电机位于轮轴内部封闭狭小且温度较高的空间内，不利于电机散热和使用寿命。

由此可见，该解决技术问题的技术方案同样存在冷却效率低的问题，而且结构复杂。

发明内容

为此，本发明的目的是克服现有技术中冷却效率低、结构复杂的技术问题。为解决上述技术问题，本发明设计了一种无需风扇叶片和风扇电机的高效刹车装置的冷却装置。

根据本发明，提供一种用于飞机机轮和刹车装置的冷却机构，所述飞机机轮包括轮轴以及轮毂，所述轮毂安装在所述轮轴上。所述刹车装置包括刹车动、静盘、活塞座以及活塞。所述刹车动、静盘同轴安装在所述轮毂内并在所述轮毂内构成刹车热库；所述活塞座安装在所述轮轴上并与所述轮毂轴向对齐；所述活塞从所述活塞座轴向伸出并能够相对所述刹车动、静盘轴向往复移动。其中，所述冷却机构包括产生高压的冷却气体的压气机、将所述压气机产生的高压冷却气体引出的送风管、以及设置在所述活塞座上的至少一个出风口。所述送风管从所述压气机延伸到所述活塞座；所述出风口与所述送风管流体连通并构造成面对所述轮毂与所述刹车热库之间的空隙吹风。

较佳地，在上述技术方案的基础上，所述冷却机构还包括与所述送风管流体连通的环形出风座，所述环形出风座具有多个所述出风口，多个所述出风口沿着活塞座周向均匀布置，使得多个所述出风口面对所述轮毂与所述刹车热库之间的空隙。

较佳地，在上述技术方案的基础上，每一所述出风口做成沿所述轮毂的周向延伸的扁平窄口状。

较佳地，在上述技术方案的基础上，所述压气机是位于飞机主起落架舱内的压气机。

较佳地，在上述技术方案的基础上，所述轮毂包括面对所述活塞座的内侧端和与所述内侧端相对的外侧端，所述机轮还包括从所述轮毂的内侧端轴向伸出的机轮隔热屏的凸缘部分，多个周向布置的所述出风口的位置设置成相对所述机轮隔热屏的凸缘部分径向向内。

较佳地，在上述技术方案的基础上，所述外侧端包括具有开口的轮辐，所述出风口、所述轮毂与所述刹车热库之间的空隙以及所述轮辐的所述开口构成所述冷却气体冷却所述刹车热库的流动通道。

根据上述技术方案实施的具体内容和优点参见下文。

附图说明

图1是飞机起落架示意图，其中示意性地示出了根据本发明的刹车装置的冷却机构；

图2是飞机起落架轮轴的一个纵截面的剖面示意图，该纵截面通过驱动刹车动盘的驱动键，该剖面示意图示意性地示出了机轮的轮毂、刹车装置、和根据本发明的冷却机构的结构；

图3是类似于图2的飞机起落架轮轴的剖面示意图，但该纵截面通过容纳刹车动盘的动盘槽，该剖面示意图示出了冷却气体的流动通道。

上述附图仅仅是示意性的，未严格按照比例绘制。

图中的附图标记在附图和实施例中的列表：

1－起落架缓冲支柱；

2－轮胎；

3－机轮；

4－刹车装置；

5－压气机；

6－送风管；

7－环形出风座；

8－刹车装置的活塞；

9－刹车动、静盘(刹车热库)；

10－轮毂；

10a－内侧端；

10b－外侧端；

10c－轮辐；

11－机轮隔热屏的本体部分；

12A－驱动键；

12B－动盘槽；

13－轮轴；

14－机轮隔热屏的凸缘部分；

15－刹车装置的活塞座；

17－出风口。

具体实施方式

为描述本发明实施例方便起见而在本文中使用的术语说明如下：

内、内侧或内侧端：面对或朝向刹车装置的活塞，即图1中朝向主起落架缓冲支柱；

外、外侧或外侧端：背对或远离刹车装置的活塞，即图1中远离主起落架缓冲支柱；

轴向：沿轮轴的轴线方向；

径向：沿轮轴的径向方向。

下面结合附图和实施例来进一步描述本发明，从而更清楚地了解本发明的发明原理和有益的技术效果。

取代传统的冷却风扇提供冷却气体，本发明提供了一种用于飞机机轮3的刹车装置4的冷却机构，该冷却机构无需风扇，而是直接将冷却气体输入到刹车装置4进行冷却。飞机机轮3包括轮轴13、轮毂10和轮胎2，轮轴13安装在起落架缓冲支柱1上，轮毂10安装在轮轴13上。刹车装置4包括刹车动、静盘9、驱动动盘的驱动键12A、容纳动盘的动盘槽12A、活塞座15和活塞8，刹车动、静盘9同轴安装在轮毂10内并在轮毂10内构成刹车热库，活塞座15安装在轮轴13上并与轮毂10轴向对齐，活塞8从活塞座15朝向刹车动、静盘9轴向伸出并能够相对刹车动、静盘9轴向往复移动。冷却机构包括压气机5、送风管6和至少一个出风口17，压气机5产生高压的冷却气体，送风管6将压气机5产生的冷却气体引出并传送到至少一个出风口17，送风管6从压气机5延伸到活塞座15并连接于至少一个出风口17，至少一个出风口17从活塞座15伸出以面对轮毂10与刹车热库之间的空隙，从而能够朝空隙吹风。

图1是飞机起落架的一个实施例的示意图，其中示意性地示出了根据本发明的刹车装置4的冷却机构的基本构成。冷却刹车装置4的冷气源由压气机5产生，压气机5可以选择位于飞机主起落架舱内的压气机，压气机5由电机驱动。当收到冷却开启信号后，电机带动压气机5的叶轮高速旋转，将空气吸入压气机5内部，压气机5内部的空气由叶轮中心被离心力甩向叶轮外缘，空气压力也逐渐提高，最后由压气机5的出口流出进入送风管6。高压冷却气流通过位于主起落架缓冲支柱1上的送风管6到达刹车活塞座15上的出风座7。

作为一个示例，压气机5的电机由三相交流电驱动，可产生高达30m3/min的气体流量。压气机5工作时的振动噪声，因在主起落架舱内部，不会影响地面操作人员工作。

图2是飞机起落架轮轴13的剖面示意图，其中示意性地示出了机轮3的轮毂10、刹车装置4、和根据本发明的冷却机构的结构。冷却机构还包括与送风管6流体连通的环形出风座7，环形出风座7具有多个出风口17，多个出风口17沿着活塞座15周向均匀布置，使得多个出风口17面对轮毂10与刹车热库之间的空隙。出风座7上的出风口17做成沿轮毂10的周向延伸的扁平窄口状，以加快气体的流速。出风口17正对刹车热库和机轮3间的间隙，其产生的风流将刹车热库热量由机轮3内侧直接吹到外侧，加快了轮毂10内部的空气对流速率，从而加快了刹车热库的降温速率。

图3是类似于图2的飞机起落架轮轴13的剖面示意图，其示出了冷却气体在轮毂10内的流动通道。如图2和3所示，轮毂10包括面对活塞座15的内侧端10a和与内侧端10a相对的外侧端10b，与外侧端10b相邻的是具有开口的轮辐10c。机轮3还包括由本体部分11和凸缘部分14构成的机轮隔热屏，机轮隔热屏的本体部分11位于轮毂10与驱动键12A之间，机轮隔热屏的凸缘部分14从轮毂10的内侧端10a轴向向外伸出，机轮隔热屏用于阻挡刹车热库的热量朝轮胎2扩散，多个周向布置的出风口17的位置设置成相对机轮隔热屏的凸缘部分14径向向内，即，机轮隔热屏的凸缘部分14的内轮廓略大于环形出风座7的外轮廓。由此，出风口17、轮毂10与刹车热库之间的空隙以及轮辐10c的开口构成冷却气体冷却刹车热库的流动通道。

出风口17沿着活塞座15周向均布，使得冷却气流从出风口17直接吹向刹车热库，形成轮毂10内部的强制高速对流冷却气流，如图3中的箭头所示，从而通过轮辐10c的开口带走了刹车热库的热量，同时减少了机轮3的轮毂10和刹车装置4的活塞8上的传热量，利于保护机轮3的轮毂10和轮胎2以及刹车装置4的活塞8的结构安全，从而保障了飞机安全。

与现有技术的冷却机构相比，本发明的结构特点在于：

a)本发明的刹车装置的冷却机构由高压冷气源、送风管和出风座组成，不再使用扇叶和电机等组件；

b)高压冷气源由压气机产生，压气机位于主起落架舱内，由电动机驱动。高压气流通过位于主起落架缓冲支柱上的送风管到达刹车活塞座上的出风座；

c)出风座上的出风口设计为扁平窄口状，以加快气体的流速；

d)出风口正对刹车热库和机轮间的间隙，其产生的冷却风流将刹车热库热量由机轮内侧直接吹到机轮外侧，加快了轮毂内部的空气对流速率，从而加快了刹车热库的降温速率。

使用根据本发明的刹车装置的冷却机构，有以下优点：

a)相较于传统刹车冷却风扇电机的安装，压气机位于主起落架舱内，不仅利于其内部电机的散热，而且可与轮轴内部和起落架上轮速等关键信号线避开，消除电磁干扰风险，利于飞机刹停安全；

b)使用压气机按需产生高压气体，允许长时间冷却刹车；

c)相较于传统刹车冷却风扇的负压吸风方式，冷却气流由周向布置的出风口流出后经由机轮内侧向机轮外侧正压吹风，冷却效率更高。

以上根据附图描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式作出多种变更或修改，这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种用于飞机机轮(3)和刹车装置(4)的冷却机构，

所述飞机机轮(3)包括：

轮轴(13)；以及

轮毂(10)，所述轮毂(10)安装在所述轮轴(13)上，

所述刹车装置(4)包括：

刹车动、静盘(9)，所述刹车动、静盘(9)同轴安装在所述轮毂(10)内并在所述轮毂(10)内构成刹车热库，

活塞座(15)，所述活塞座(15)安装在所述轮轴(13)上并与所述轮毂(10)轴向对齐；以及

活塞(8)，所述活塞(8)从所述活塞座(15)轴向伸出并能够相对所述刹车动、静盘(9)轴向往复移动，

其特征在于，所述冷却机构包括：

产生高压的冷却气体的压气机(5)；

将所述压气机(5)产生的高压冷却气体引出的送风管(6)，所述送风管(6)从所述压气机(5)延伸到所述活塞座(15)；以及

设置在所述活塞座(15)上的至少一个出风口(17)，所述出风口(17)与所述送风管(6)流体连通并构造成面对所述轮毂(10)与所述刹车热库之间的空隙吹风。

2.如权利要求1所述的刹车装置(4)的冷却机构，其特征在于，

所述冷却机构还包括与所述送风管(6)流体连通的环形出风座(7)，所述环形出风座(7)具有多个所述出风口(17)，多个所述出风口(17)沿着活塞座(15)周向均匀布置，使得多个所述出风口(17)面对所述轮毂(10)与所述刹车热库之间的空隙。

3.如权利要求2所述的刹车装置(4)的冷却机构，其特征在于，

每一所述出风口(17)做成沿所述轮毂(10)的周向延伸的扁平窄口状。

4.如权利要求1－3中的任何一项所述的刹车装置(4)的冷却机构，其特征在于，

所述压气机(5)是位于飞机主起落架舱内的压气机(5)。

5.如权利要求4所述的刹车装置(4)的冷却机构，其特征在于，

所述轮毂(10)包括面对所述活塞座(15)的内侧端(10a)和与所述内侧端(10a)相对的外侧端(10b)，所述机轮(3)还包括从所述轮毂(10)的内侧端(10a)轴向伸出的机轮隔热屏(14)，多个周向布置的所述出风口(17)的位置设置成相对所述机轮隔热屏(14)径向向内。

6.如权利要求5所述的刹车装置(4)的冷却机构，其特征在于，

所述外侧端(10b)包括具有开口的轮辐(10c)，所述出风口(17)、所述轮毂(10)与所述刹车热库之间的空隙以及所述轮辐(10c)的所述开口构成所述冷却气体冷却所述刹车热库的流动通道。

Images