CN209938994U - 一种超导外转子电机拖动的机场助力起降装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于航空工程技术领域；具体技术方案为：一种超导外转子电机拖动的机场助力起降装置，包括横拉索、对称布置在机场跑道两侧的定滑轮组件和对称布置在机场跑道两侧的卷筒组件，横拉索依次绕过卷筒组件、同侧的定滑轮组件、对立侧的定滑轮组件和对立侧的卷筒组件，横拉索横跨机场跑道，卷筒组件通过超导外转子电机驱动；起飞时，由拖曳车牵引横拉索，挂入飞机挂索机构，飞机发动机和超导外转子电机协同启动助力起飞，增加飞机稳定性，缩短飞机滑行距离，降低机场跑道长度，减少燃油消耗，减少机场附近环境污染；降落时，通过飞机尾部挂索机构挂住横拉索，拖动超导外转子电机发电，飞机减速降落，回收飞机动能转化为电能，更加环保。

Description

一种超导外转子电机拖动的机场助力起降装置

技术领域

本实用新型属于航空工程技术领域，具体涉及一种超导外转子电机拖动的机场助力起降装置。

背景技术

目前，国内外民用飞机起飞与降落都采用飞机机场跑道，目前的机场跑道主要存在以下缺点：1、飞机采用发动机的动力直接起飞，所需的起飞距离长，燃油消耗量大，带来周边环境污染；2、飞机降落时，所需的降落距离长，飞机动能无法回收，带来能源浪费。

实用新型内容

为解决现有技术存在的技术问题，本实用新型提供了一种应用超导外转子电机拖动的机场助力起降装置，减少了飞机起降过程中的燃油消耗，减少了机场附近的环境污染。

为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案为：一种超导外转子电机拖动的机场助力起降装置，包括对称布置在机场跑道两侧的定滑轮组件、对称布置在机场跑道两侧的卷筒组件，对称的结构布置，受力平衡，承载能力强。

卷筒组件包括从内至外依次布置且同步转动的超导外转子电机、内缸筒和卷筒，内缸筒与卷筒之间留有环形间隙，内缸筒与卷筒的一侧通过第一环形端盖密封，内缸筒与卷筒的另一侧通过第二环形端盖密封，内缸筒与卷筒之间形成环形空腔，第二环形端盖上装有与环形空腔相连通的真空单向阀。通过真空单向阀抽取环形空腔内的空气，真空环境的环形空腔具有良好的真空隔热效果。

内缸筒与卷筒之间通过空间支架支撑，空间支架既不会影响真空隔热效果，又保证了卷筒与内缸筒之间的支撑强度，防止卷筒受大气压力和横拉索的力作用而变形内陷，既能保证整个助力起降装置的安全运行，又能延长整个助力起降装置的使用寿命。

卷筒的外侧固定有两个环形凸沿，卷筒的外侧布置有两个盘式制动器，每个环形凸沿均置于对应的盘式制动器内，双侧盘式制动器的结构布置，刹车过程中的摩擦阻力大，实现快速刹车，卷筒、空间支架、内缸筒和超导外转子电机的受力均匀，相对于单侧布置制动器的结构，运行更加稳定，刹车过程中的磨损量更小，使用寿命更长。

定滑轮组件由两个定滑轮组成，两个定滑轮并列布置。

本助力起降装置还包括横拉索，横拉索的一端固定在一侧的卷筒上，横拉索的另一端依次绕过同侧的定滑轮组件、对立侧的定滑轮组件后固定在对立侧的卷筒，在横拉索拉直状态下，横拉索跨过机场跑道的部分垂直于机场跑道布置。

卷筒上装有固定压块，固定压块置于两个环形凸沿之间，固定压块靠近一侧的环形凸沿布置。卷筒上布置有助于横拉索卷绕的螺旋槽，横拉索的端头压在卷筒上并通过固定压块压紧定位，这种固定方法简单可靠，便于检查。

其中，作为优选的，同一定滑轮组件上的两个定滑轮轴心连线垂直于机场跑道布置，这种结构布置可适应飞机的双向起降。

空间支架为3D打印空间支架，实现了卷筒与内缸筒之间的空间桁架支撑结构，既保证了真空隔热，又有合理的支撑作用。

定滑轮组件上横拉索的缠绕方式为：横拉索依次绕过置于外侧滑轮的外侧面、外侧滑轮与内侧滑轮的环形间隙、内侧滑轮，横拉索呈S型缠绕在定滑轮组件上，满足双向起降的目的。

其中，第一环形端盖通过多个螺钉定位在内缸筒、卷筒的外侧，第二环形端盖通过多个螺钉定位在内缸筒、卷筒的外侧；同样，其他可实现同样密封功能的连接方式也同样适用于本装置。

内缸筒通过键连接套装在超导外转子电机的外圆周上，保证超导外转子电机与内缸筒的同步转动。

其中，外转子电机目前已为常用电机，超导电机在国内外已做了大量研究，目前，已有一些超导电机的成熟技术公开，例如：专利号为200820158527.7、专利名称为一种超导电机的专利中公开了超导电机的结构；专利号2010102735678、专利名称为一种高温超导电机公开了超导电机的结构。因此，这里就不再赘述。

本实用新型相对于现有技术，具体有益效果体现在：

一、本实用新型运用超导外转子电机拖动，通过双超导外转子电机牵引横拉索；起飞时双超导外转子电机同步旋转，协助提供飞机初始速度，增加飞机起飞稳定性，缩短飞机滑行距离；降低机场跑道长度；通过电力拖动，减少燃油消耗，减少机场附近环境污染。

二、飞机降落时，飞机通过横拉索，横拉索变为拦阻索，飞机降落通过横拉索倒拉双超导外转子电机旋转发电，回收飞机动能转化为电能，更加环保。

三、由于卷筒组件采用第一、第二环形端盖通过第一、第二螺钉组与内缸筒和外缸体的两侧端面连接，其间形成环形空腔内，环形空腔内安装有3D打印空间支架；通过真空单向阀抽取空气实现环形空腔内的阻热真空环境，可解决超导外转子电机与横拉索卷筒之间的温度场差异，利于超导技术的工业化应用。

四、空间支架采用3D打印技术实现空间桁架支撑结构，既保证了环形空腔的真空隔热效果，又保证了卷筒与内缸筒之间的合理支撑作用，防止卷筒受大气压力和横拉索作用力而变形内陷。

附图说明

图1为本实用新型俯视状态下的结构示意图。

图2图1中卷筒组件的轴向剖视图。

图3为飞机正向起飞时的工作状态图，也为实施例一的工作状态图。

图4为飞机正向降落时的工作状态图，也为实施例二的工作状态图。

图5为飞机反向起飞时的工作状态图，也为实施例三的工作状态图。

图6为飞机反向降落时的工作状态图，也为实施例四的工作状态图。

图7为实施例五中两组横拉索的实施方案图。

图中，1为真空单向阀，2为固定压块，3为卷筒，4为第一环形端盖，4'为第二环形端盖，5为内缸筒，6为外转子电机，7为空间支架，8为环形空腔，9为第一螺钉组，9'为第二螺钉组，10为盘式制动器，Ⅰ为机场跑道，Ⅱ为飞机，Ⅲ为定滑轮组件，Ⅳ为横拉索，Ⅴ为卷筒组件。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例一

如图1所示，一种超导外转子电机6拖动的机场助力起降装置，包括横拉索Ⅳ、机场跑道Ⅰ、对称布置在机场跑道Ⅰ两侧的定滑轮组件Ⅲ、对称布置在机场跑道Ⅰ两侧的卷筒组件Ⅴ。

如图2所示，卷筒组件Ⅴ包括超导外转子电机6、固定压块2、卷筒3、第一环形端盖4、第二环形端盖4'、内缸筒5、空间支架7、真空单向阀1和盘式制动器10。超导外转子电机6的外圆周上通过键连接有内缸筒5，卷筒3同心布置在内缸筒5的外侧，第一环形端盖4通过第一螺钉组9连接在卷筒3与内缸筒5的一侧，第二环形端盖4'通过第二螺钉组9'连接在卷筒3与内缸筒5的另一侧，这样，卷筒3与内缸筒5之间形成环形空腔8，空间支架7支撑在环形空腔8内，空间支架7为3D打印机打印出来的空间桁架结构。真空单向阀1安装在第二环形端盖4'上并与环形空腔8连通。

卷筒3上固定有两个环形凸沿，盘式制动器10置于对应环形凸沿的外侧并固定于地面上，刹车时，盘式制动器10内的刹车盘摩擦环形凸沿实现制动。

横拉索Ⅳ，横拉索Ⅳ的一端固定在一侧的卷筒3上，横拉索Ⅳ的另一端依次绕过同侧的定滑轮组件Ⅲ、对立侧的定滑轮组件Ⅲ后固定在对立侧的卷筒3。

穿过定滑轮组件Ⅲ上的横拉索Ⅳ呈S型布置。

如图3所示，当飞机Ⅱ正向起飞时，由拖曳车牵引横拉索Ⅳ，横拉索Ⅳ挂入飞机Ⅱ前端的脱钩机构，飞机Ⅱ的发动机和两侧的超导外转子电机6协同启动，实现飞机Ⅱ助力起飞。将脱钩机构置于飞机Ⅱ的前端，保证飞机Ⅱ起飞过程的稳定运行。

实施例二

如图4所示，当飞机Ⅱ正向降落时，飞机Ⅱ尾端的挂锁机构挂住横在机场跑道Ⅰ上的横拉索Ⅳ，横拉索Ⅳ变为拦阻索，在横拉索Ⅳ的作用下，飞机Ⅱ尾端下沉并转变为水平飞行，飞机Ⅱ带动横拉索Ⅳ并拖动两侧超导外转子电机6旋转发电，回收飞机Ⅱ动能并转化为电能，清洁环保。

实施例三

由于飞机Ⅱ往往根据风向双向起降，当飞机Ⅱ反向起飞时，采用如图5所示的拖曳方式。

实施例四

当飞机Ⅱ反向降落时，采用如图6所示的拖曳方式。

实施例五

由于飞机Ⅱ降落时，横拉索Ⅳ可实现冗余设计，如图7所示，在机场跑道Ⅰ上增加了一组横拉索Ⅳ，另外，可根据实际需要，设置多组横拉索Ⅳ。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包在本实用新型范围内。

Claims (7)

1.一种超导外转子电机拖动的机场助力起降装置，其特征在于，包括对称布置在机场跑道（Ⅰ）两侧的定滑轮组件（Ⅲ）、对称布置在机场跑道（Ⅰ）两侧的卷筒组件（Ⅴ）；

所述卷筒组件（Ⅴ）包括从内至外依次布置且同步转动的超导外转子电机（6）、内缸筒（5）和卷筒（3），所述内缸筒（5）与卷筒（3）之间留有环形间隙，所述内缸筒（5）与卷筒（3）的一侧通过第一环形端盖（4）密封，所述内缸筒（5）与卷筒（3）的另一侧通过第二环形端盖（4'）密封，所述内缸筒（5）与卷筒（3）之间形成环形空腔（8），所述第二环形端盖（4'）上装有与环形空腔（8）相连通的真空单向阀（1）；

所述内缸筒（5）与卷筒（3）之间通过空间支架（7）支撑；

所述卷筒（3）的外侧设有两个环形凸沿，所述卷筒（3）的外侧布置有两个盘式制动器（10），每个所述环形凸沿均置于对应的盘式制动器（10）内；

所述定滑轮组件（Ⅲ）由两个定滑轮组成；

还包括横拉索（Ⅳ），所述横拉索（Ⅳ）的一端固定在一侧的卷筒（3）上，所述横拉索（Ⅳ）的另一端依次绕过同侧的定滑轮组件（Ⅲ）、对立侧的定滑轮组件（Ⅲ）后固定在对立侧的卷筒（3）上。

2.根据权利要求1所述的一种超导外转子电机拖动的机场助力起降装置，其特征在于，所述卷筒（3）上装有固定压块（2），固定压块（2）置于两个环形凸沿之间，固定压块（2）靠近一侧的环形凸沿布置，所述横拉索（Ⅳ）通过固定压块（2）定位在卷筒（3）上。

3.根据权利要求2所述的一种超导外转子电机拖动的机场助力起降装置，其特征在于，同一所述定滑轮组件（Ⅲ）上的两个定滑轮轴心连线垂直于机场跑道（Ⅰ）布置。

4.根据权利要求3所述的一种超导外转子电机拖动的机场助力起降装置，其特征在于，所述空间支架（7）为3D打印空间支架。

5.根据权利要求4所述的一种超导外转子电机拖动的机场助力起降装置，其特征在于，所述横拉索（Ⅳ）呈S型缠绕在定滑轮组件（Ⅲ）上。

6.根据权利要求5所述的一种超导外转子电机拖动的机场助力起降装置，其特征在于，所述第一环形端盖（4）通过多个螺钉定位在内缸筒（5）、卷筒（3）的外侧，所述第二环形端盖（4'）通过多个螺钉定位在内缸筒（5）、卷筒（3）的外侧。

7.根据权利要求6所述的一种超导外转子电机拖动的机场助力起降装置，其特征在于，所述内缸筒（5）通过键连接在超导外转子电机（6）的外圆周上。

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