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Gebiet der Technik
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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Einheit, die aus einem Fahrwerkgehäuse eines
Luftfahrzeugs, einer Falttür,
die das Fahrwerkgehäuse
bilden kann und deren Bewegungsablauf gesteuert ist, sowie einem
Fahrwerk, das in dem Fahrwerkgehäuse untergebracht
werden kann, gebildet ist. Die Falttür gemäß der Erfindung kann zum Schließen eines Fahrwerks,
das zur Aufnahme eines Fahrwerks dient, bei jedem Luftfahrzeugtyp
verwendet werden, insbesondere wenn das Fahrwerk unter dessen Rumpf
angeordnet ist.
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Stand der Technik
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Eine
Fahrwerk-Falttür
umfasst für
gewöhnlich
eine einstückige
starre Platte. Diese Platte ist allgemein an Armen befestigt, über die
sie gelenkig mit der Struktur des Luftfahrzeugs um eine Dreh-/Schwenkachse
verbunden ist, welche ins Innere des Fahrwerkgehäuses in Bezug auf die Platte versetzt
ist. Ein Zylinder ist zwischen die Platte und die Struktur im Innern
des Fahrwerkgehäuses
eingefügt,
um das Drehen/Schwenken der Platte zur Außenseite des Rumpfes beim Ausfahren
des Fahrwerks zu steuern.
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Die
Anordnung der Dreh-/Schwenkachse im Innern des Fahrwerkgehäuses ergibt
sich aus der Tatsache, dass es in der Praxis nicht möglich ist, Scharniere
direkt am Rumpf anzubringen, und zwar um dessen aerodynamische Kontinuität zu bewahren.
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Aus
Sicherheitsgründen,
die mit dem Risiko des Platzens von Reifen verbunden ist, ist es
erwünscht,
dass eine Fahrwerk-Falttür
geöffnet
und geschlossen werden kann, ohne mit den Rädern beim Ausfahren des Fahrwerks
in Kontakt zu kommen.
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Die
existierenden Falttüren
mit einstückiger Schwenkplatte
gestatten keine Lösung
dieses Problems. Wenn nämlich
das Fahrwerk ausgefahren wird, kommt das Ende der Platte mit den
Rädern während ihrer Öffnungs-
und Schließbewegungen
in Berührung.
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Das
Dokument
EP-A-1129939 beschreibt eine
Fahrwerk-Falttür eines
Luftfahrzeugs, die aus zwei Platten gebildet ist, welche selbst
aus zwei Elementen bestehen, deren aneinandergrenzende Ränder untereinander
gelenkig verbunden sind. Die zentralen Elemente jeder der Platten
sind direkt dreh-/schwenkbar an der Luftfahrzeugstruktur über eine
Dreh-/Schwenkachse verbunden, die parallel zu Gelenkachsen der die
Platte bildenden Elemente ist. Ein Aktuator wirkt auf jedes der
zentralen Elemente ein, um sie um ihre Dreh-/Schwenkachsen schwenken
zu lassen. Kurbelmechanismen verbinden die beiden Elemente jeder
Platte untereinander, um die gelenkige Verbindung der lateralen
Elemente mit den zentralen Elementen zu steuern, wenn letztere an
der Luftfahrzeugstruktur schwenken.
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Das
Dokument
WO-A-2004/000502 beschreibt
eine Einheit, welche ein Fahrwerkgehäuse eines Luftfahrzeugs schließen kann.
Diese Einheit umfasst zwei Türen,
die so ausgestaltet sind, dass wieder geschlossen werden können, wenn
das Fahrwerk ausgefahren ist, um die aerodynamischen Störungen und
den Lärm
zu beschränken.
Eine oder zwei weitere Tür(en)
verschließt/verschließen die von
den beiden ersten Türen
hinterlassene Öffnung, wenn
das Fahrwerk eingezogen ist bzw. wird.
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Abriss der Erfindung
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Aufgabe
der Erfindung ist in erster Linie eine Einheit aus einem Fahrwerkgehäuse eines
Luftfahrzeugs, einer Falttür
zum Schließen
und einem Fahrwerk, deren originelle Konzeption es gestattet, dass die
Falttür
mit den Rädern
während
ihrer Öffnungs- und
Schließbewegungen,
wenn das Fahrwerk ausgefahren ist bzw. wird, nicht in Kontakt kommt.
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Gemäß der Erfindung
wird diese Aufgabe mittels einer Einheit gemäß Anspruch 1 gelöst.
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Bei
den Öffnungs-
und Schließvorgängen der
Falttür
des Fahrwerks gestattet diese Anordnung, die Platte auf gesteuerte
Weise gemäß einem
präzisen
kinematischen Gesetz zu bewegen, das so bestimmt ist, dass die Platte
eine Bahn durchläuft,
welche jeglichen Kontakt mit den Rädern des Fahrwerks vermeidet,
wenn die Falttür
betätigt
wird, während das
Fahrwerk ausgefahren ist bzw. wird.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung ist die Platte mit dem Arm über eine Gelenkachse, die im
wesentlichen parallel zur Schwenkachse des Arms ist, gelenkig verbunden.
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In
diesem Fall umfassen die Bewegungssteuermittel vorteilhafterweise
mindestens zwei Kurbelteile, die im Stoß gelenkig miteinander verbunden sind
und die Dreh-/Schwenkachse des Arms mit der Platte verbinden, und
zwar an einer Stelle desselben, die in Bezug auf die Gelenkachse
versetzt ist, sowie Steuermittel der Neigung der Platte, die zwischen
die beiden Kurbelteile eingefügt
sind.
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Vorzugsweise
ist ein erstes dieser Kurbelteile, welches die Dreh-/Schwenkachse
des Arms mit dem anderen Kurbelteil verbindet, derart gebogen bzw.
abgeknickt, dass der zwischen den beiden Kurbelteilen gebildete
Winkel in einer Gelenkverbindungszone derselben, in der die Mittel
zur Steuerung der Neigung wirken, verringert wird. Diese Anordnung
ermöglicht
es, die Kraft zu begrenzen, die von den Neigungssteuermitteln ausgeübt werden
muss, um die Platte am Ende des Arms schwenken zu lassen, das heißt, die
Größe dieser
Betätigungsmittel.
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Bei
der ersten Ausführungsform
der Erfindung umfassen die Bewegungssteuermittel außerdem Pilotsteuermittel,
welche die Neigungssteuermittel gemäß dem vorbestimmten Bewegungsgesetz in
Reaktion auf die Betätigung
der Steuermitteln steuern.
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Im
Hinblick auf die Begrenzung der auf die Platte durch die Steuermittel
ausgeübten
Kräfte durchsetzt
die Gelenkverbindungsachse vorzugsweise im wesentlichen das Schwerkraftzentrum
der Platte.
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Bei
der bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung weist die äußere Umhüllung des
Luftfahrzeugs, das heißt
im allgemeinen der Rumpf, einen Ausschnitt auf, der zum Durchgang
jedes Arms während
der Betätigung
der Steuermittel bestimmt ist. Eine Gleitplatte, welche jeden Ausschnitt
verschließen
kann, wenn die Falttür
geschlossen ist, ist mit dem Arm über ein gelenkiges Kurbelteil
verbunden, welches deren Verschiebung bzw. Gleiten steuert.
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In
der Praxis ist die Platte vorzugsweise mit der Luftfahrzeugstruktur über mehrere
Arme verbunden, die untereinander durch ein Beschlagteil verbunden
sind.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Im
folgenden wird anhand eines veranschaulichenden und nicht-einschränkenden
Beispiels eine bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben,
in denen zeigen:
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1 eine
Seitenansicht, die schematisch eine Falttür eines Fahrwerks gemäß der Erfindung beim öffnen darstellt,
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2 eine
Seitenansicht, die im Detail die Falttür der 1 jeweils
in ihrem geschlossenen Zustand (durchgezogene Linie), in ihrem geöffneten
Zustand (dickpunktierte Linie) und in einem Zwischenzustand (dünnpunktierte
Linie) zeigt,
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3 eine
der 2 vergleichbare Ansicht, welche das öffnen der
Falttür
durch Schwerkraft im Fall eines Ausfalls der Steuermittel darstellt,
wobei die Falttür
in durchgezogener Linie in ihrem geöffneten Zustand und in punktierter
Linie im Verlauf des öffnungsvorgangs
dargestellt ist,
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4 eine
perspektivische Ansicht von oben der Falttür gemäß der Erfindung,
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5 eine
Draufsicht, welche in vergrößertem Maßstab eine
der Gleitplatten darstellt, welche die in der äußeren Umhüllung des Luftfahrzeugs ausgebildeten
Ausschnitte für
den Durchgang der die Platte der Falttür tragenden Arme verschließen,
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6 eine
Schnittansicht der Gleitplatte, wenn die Falttür geschlossen ist bzw. wird,
und
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7 eine
Schnittansicht der Gleitplatte, wenn die Falttür geöffnet ist bzw. wird.
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Detaillierte Beschreibung einer bevorzugten
Ausführungsform
der Erfindung
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Wie
schematisch in 1 dargestellt ist, bezieht sich
die Erfindung auf eine Falttür 10 eines Fahrwerks
eines Luftfahrzeugs. Eine solche Falttür 10 ist dazu vorgesehen,
ein Fahrwerkgehäuse 12,
in dem das Fahrwerk untergebracht ist, wenn es eingezogen ist, zu
verschließen.
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Die
Falttür 10 umfasst
eine Platte 14, die steif und einstückig ist und deren Form komplementär zu derjenigen
einer Öffnung
ist, die um den Abschnitt 16 der äußeren Umhüllung des Luftfahrzeugs ausgebildet
ist, in welchem das der Falttür
zugeordnete Fahrwerk untergebracht ist. Dieser Abschnitt 16 der äußeren Umhüllung des
Luftfahrzeugs ist allgemein ein Rumpfelement oder Tragwerkelement.
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Die
Platte 14 wird von der Luftfahrzeugstruktur im Innern des
Fahrwerkgehäuses 12 mit
mindestens einem starren Arm 18 gehaltert, der an der Platte 14 über eine
erste Dreh-/Schwenkachse 20 angelenkt ist und an der Struktur über eine
zweite Dreh-/Schwenkachse 22 schwenken kann. Die Dreh-/Schwenkachsen 20 und 22 sind
allgemein zueinander parallel und in einer im wesentlichen zur Longitudinalachse
des Luftfahrzeugs parallelen Richtung ausgerichtet. Außerdem ist
die Dreh-/Schwenkachse 22 auf der Innenseite der Falttür 10 in
Bezug auf die Longitudinalachse gelegen.
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In
der Praxis wird die Verbindung zwischen der Platte 14 und
der Luftfahrzeugstruktur allgemein durch mehrere Arme 18,
beispielsweise drei, hergestellt, die zueinander parallel und untereinander durch
ein Beschlagteil 24 verbunden sind, wie 4 darstellt.
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Schwenksteuermittel,
die allgemein von einem Zylinder 26 gebildet sind, sind
zwischen die Platte 14 und die Luftfahrzeugstruktur im
Innern des Fahrwerkgehäuses 12 eingefügt. Genauer
gesagt sind die Enden des Zylinders jeweils über Gelenke mit den starren
Armen 18 und der Struktur verbunden.
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Diese
Anordnung ermöglicht
es, dass die Falttür
von einem geschlossenen Zustand, der in durchgezogenen Linien in 2 dargestellt
ist, in einen geöffneten
Zustand, der in einer dicken Punktlinie in 2 dargestellt
ist, bei der Betätigung
der Steuermittel übergeht.
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Vorteilhafterweise
verläuft
die Dreh-/Schwenkachse 20, über die die Platte 14 an den
Armen 18 angebracht ist, im wesentlichen durch das Schwerkraftzentrum
der Platte 14. Diese Anordnung ermöglicht es, die Kräfte, die
auf die Platte von dem Zylinder 26 aufgebracht werden müssen, zu
minimieren. Folglich wird dadurch auch die Größe und die Masse des Zylinders
minimiert. Gemäß der Erfindung
sind die Bewegungssteuermittel dazu vorgesehen, die Winkelposition
der Platte 14 in Bezug auf die Arme 18 automatisch
zu modifizieren, und zwar in Abhängigkeit
von der Winkelposition derselben um die die Dreh-/Schwenkachse 22 bei
der Betätigung des
Zylinders 26. Genauer gesagt wird diese automatische Modifikation
der Winkelposition der Platte 14 vorgenommen, indem ein
vorbestimmtes Bewegungsgesetz angewandt wird, dass so gewählt ist, dass
die von der Platte 14 durchlaufene Wegbahn bei ihrem Öffnen und
Schließen
jegliches Kontaktrisiko mit den Rädern des Fahrwerks vermeidet,
wenn dieses ausgefahren ist bzw. wird.
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Wie
schematisch in 1 dargestellt ist, umfassen
die Bewegungssteuermittel einen Mechanismus, der den Wert des Winkels Φ, der zwischen
den Armen 18 und der Platte 14 gebildet ist, variieren kann,
sowie Pilot-Steuermittel 28, die auf diesen Mechanismus
einwirken, um den Wert des Winkels 4 gemäß dem vorbestimmten
Bewegungsgesetz in Abhängigkeit
von der Winkelposition der Arme 18 um die Dreh-/Schwenkachse 22 variieren
zu lassen. In der Praxis kann diese Winkelposition von dem durch die
Arme 18 mit dem horizontalen gebildeten Winkel α definiert
werden. Das Bewegungsgesetz, das von den Pilot-Steuermitteln 28 angewandt wird,
ist hierbei von der Art Φ =
f(α).
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Bei
der in den Figuren dargestellten Ausführungsform umfassen die Bewegungssteuermittel
einen Mechanismus, der ein erstes Kurbelteil 30 aufweist,
dessen erstes Ende mit der Dreh-/Schwenkachse 22 gelenkig
verbunden ist, ein zweites Kurbelteil 32, dessen Enden
jeweils mit dem anderen Ende des ersten Kurbelteils 30 und
der Platte 14 gelenkig verbunden sind, sowie Neigungssteuermittel der
Platte 14, die durch einen Zylinder 34 gebildet werden.
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Genauer
gesagt ist das erste Kurbelteil 30 zur Platte 14 hin
so abgewinkelt, dass sein an dem zweiten, geradlinigen Kurbelteil 32 angelenkter
Abschnitt mit diesem einen spitzen Winkel bildet, der relativ klein
ist, wenn die Falttür
geschlossen ist. Indem der Zylinder 34 zwischen dem zweiten
Kurbelteil 32 und dem an diesem angelenkten Abschnitt des
ersten Kurbelteils 30 einwirkt, werden so die Kräfte begrenzt,
die von dem Zylinder 34 zwischen den beiden Kurbelteilen
aufgebracht werden müssen.
Dies gestattet es, die Größe und die
Masse des Zylinders zu verringern.
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In
den Figuren sind die Achsen, über
die das zweite Kurbelteil 32 jeweils mit dem ersten Kurbelteil 30 und
der Platte 14 gelenkig verbunden sind, durch die Bezugsziffern 36 und 38 bezeichnet.
Diese Achsen sind parallel zu den Dreh-/Schwenkachsen 20 und 22 der
Arme 18. Außerdem
ist die Achse 38 in Bezug auf die Dreh-/Schwenkachse 20 des
Arms 18 zur Außenseite
des Luftfahrzeugs hin versetzt.
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Dank
der soeben beschriebenen Anordnung ermöglicht eine Betätigung des
Zylinders 34 eine Variation des Winkels β zwischen
den Kurbelteilen 30 und 32 und folglich des Winkels Φ zwischen
der Platte 14 und den Armen 18. So steuern die
Pilot-Steuermittel 28 bei einer Betätigung des das öffnen und Schließen der
Falttür
steuernden Zylinders 26 automatisch die Betätigung des
Zylinders 34, so dass der Winkel Φ gemäß dem vorbestimmten Gesetz Φ = f(α), das in
den Pilot-Steuermitteln 28 programmiert ist, variiert wird.
Dies gestattet es, die Platte 14 eine Wegbahn verfolgen
zu lassen, die so gestaltet ist, dass jegliches Hindernis, wie z.
B. die Fahrwerkräder, wenn
dieses ausgefahren ist bzw. wird, vermieden wird, wie in 2 dargestellt
ist.
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Das
Bewegungsgesetz Φ =
f(α) kann
beliebig sein, unter der Bedingung, dass es die oben erwähnte Aufgabe
erfüllt.
Die Beträge
der Winkel ΦF und αF, welche dem geschlossenen Zustand der Falttür entsprechen,
sind durch die Konstruktion bekannt. Ebenso verhält es sich für die Winkel ΦO und αO, die dem geöffneten Zustand der Falttür entsprechen.
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Übrigens
wird mindestens eine Zwischenposition gewählt, die beispielsweise dem
Wert αA des Winkels α entspricht, für den die
Dreh-/Schwenkachse 20 der Platte an den Armen 18 sich
dem zu vermeidenden Hindernis am nähesten befindet. Hierbei wird
dem Winkel Φ ein
solcher Wert ΦA gegeben, dass beispielsweise die Platte 14 parallel
zu der Tangente am Hindernis (dem Rad) oder senkrecht zu den Armen 18 ausgerichtet
ist.
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Schließlich wird
das Gesetz Φ =
f(α) beispielsweise
derart festgelegt, dass es einer Geraden entspricht, die durch die
Punkte (ΦF, αF) und (ΦA, αA) hindurchgeht, wenn Φ von ΦF zu ΦO variiert, und derart, dass Φ konstant
und gleich ΦO bleibt, wenn α weiter abnimmt.
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Wie
schematisch in 3 dargestellt ist, ist die Falttür des Fahrwerks
gemäß der Erfindung
derart angeordnet, dass sie sich automatisch durch Schwerkraft bei
einem Ausfall der Zylinder 26 und 34 öffnet.
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So
ist in dieser Figur zu erkennen, dass das Rad 40 des Fahrwerks 42 hierbei
an der Oberseite der Platte 14 zur Anlage kommt, um diese
nach unten zu stoßen.
Dies bewirkt gleichzeitig das Schwenken der Arme 18 um
ihre Dreh-/Schwenkachse und das Schwenken der Kurbelteile 30 und 32 um
eben diese Schwenkachse. Das Fahrwerk 42 kann so integral ausgefahren
werden, um das Landen des Flugzeugs zu gewährleisten. Unter diesen verschlechterten Funktionsbedingungen
wird die Falttür
manuell am Boden wieder geschlossen. Wie insbesondere in den 5 bis 7 gezeigt
ist, ist ein Ausschnitt 44 rechts von jedem der Arme 18 an
dem inneren Rand der Öffnung
der Umhüllung 16 ausgebildet, die
dazu vorgesehen ist, von der Platte 14 geschlossen zu werden,
wenn die Falttür
geschlossen wird. Die Ausschnitte 44 ermöglichen
es den Armen 18, ins Innere des Luftfahrzeugs über den
Rand der in der Umhüllung 16 ausgebildeten Öffnung hinaus
beim öffnen der
Falttür
zu schwenken.
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Um
die aerodynamische Kontinuität
der Umhüllung 16 zu
bewahren, wenn die Falttür
des Fahrwerks geschlossen ist bzw. wird, ist eine Gleitplatte 46 jedem
Ausschnitt 44 zugeordnet. Die Gleitplatten 46 sind
in Rillen bzw. Nuten 48 geführt, welche an den Seitenrändern der
Ausschnitte 44 ausgebildet sind, wobei jede von ihnen mit
dem entsprechenden Arm 18 über ein Gelenkkurbelteil 50 verbunden
ist.
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Dank
dieser Anordnung öffnen
sich die Ausschnitte 44 automatisch und progressiv, um
die Arme 18 hindurchgehen zu lassen, wenn der Zylinder 26 das öffnen der
Falttür
steuert, und umgekehrt. Außerdem
sind die Nuten bzw. Rillen 48, wie insbesondere in den 6 und 7 dargestellt
ist, so ausgeführt, dass
die Außenseite
jeder der Gleitplatten 46 mit der Außenseite der Umhüllung 16 in
Berührung
kommt, wenn die Platten die Ausschnitte abdecken, während die
Gleitplatten 46 über
der Umhüllung 16 zu
liegen kommen, wenn sie ins Innere des Luftfahrzeugs gleiten.
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Selbstverständlich ist
die soeben beschriebene Ausführungsform
nur als Beispiel gegeben, welches den Schutzumfang der Erfindung
nicht einschränkt.
So kann, wie bereits erwähnt
wurde, das Bewegungsgesetz, welches die Winkel α und Φ verbindet, beliebig sein,
ohne über
den Rahmen der Erfindung hinauszugehen.