PL238023B1

PL238023B1 - Multi-phase springy gear

Info

Publication number: PL238023B1
Application number: PL423760A
Authority: PL
Inventors: Artur Trendak
Original assignee: Trendak Artur Aviation
Priority date: 2017-12-06
Filing date: 2017-12-06
Publication date: 2021-06-28
Also published as: PL423760A1

Description

Przedmiotem wynalazku jest wielofazowa goleń sprężysta podwozia statku powietrznego zwłaszcza typu wiatrakowiec.The subject of the invention is a multi-phase elastic leg of an aircraft landing gear, especially of the gyroplane type.

Wiatrakowiec jest to statek powietrzny wyposażony w wirnik nośny i śmigło napędowe (pchające lub ciągnące). Wirnik nie jest napędzany silnikiem, lecz obraca się dzięki autorotacji, powstającej w wyniku postępowego ruchu (wywoływanego śmigłem) wiropłata względem powietrza.A gyrocopter is an aircraft equipped with a main rotor and a propeller (pushing or pulling). The rotor is not driven by a motor, but rotates due to autorotation, which results from the advancing movement (caused by the propeller) of the rotorcraft in relation to the air.

Z powodu konieczności zapewnienia ciągłego nadmuchu powietrza na wirnik nośny, wiatrakowiec - w odróżnieniu od innych wiropłatów - nie może wykonywać zawisu. Wiatrakowce posiadają cechy krótkiego startu i lądowania i, jak każdy samolot, muszą posiadać odpowiednie podwozie aby mogły przejść z fazy postoju do fazy lotu i odwrotnie z fazy lotu do lądowania.Due to the need to ensure a continuous blow of air on the main rotor, the gyroplane - unlike other rotorcraft - cannot hover. Gyrocopters have the characteristics of a short take-off and landing and, like any aircraft, must have the appropriate landing gear to be able to go from standstill to flight phase and vice versa from flight to landing.

Dla tego typu samolotów, to znaczy wiatrakowców czy małych samolotów śmigłowych często stosowanym rozwiązaniem jest użycie jako elementu podwozia, do którego mocowane są koła jezdne, goleni sprężystej.For this type of aircraft, i.e. gyroplanes or small propeller airplanes, a frequently used solution is to use a spring leg as an element of the undercarriage to which the road wheels are attached.

Goleń sprężysta jest głównym elementem podwozia wiatrakowca, odpowiadającym za bezpieczny start i lądowanie maszyny. Znane dotychczas rozwiązania konstrukcyjne goleni sprężystych opierają się głównie na budowie kompozytowej, to znaczy różnego rodzaju włóknach laminowanych odpowiednią żywicą. Ich kształt (patrząc od przodu lub od tyłu) jest różny, bardzo często nie optymalny jeśli chodzi o przenoszenie obciążeń, jednak często są to elementy płaskie, z odpowiednio odgiętym do dołu końcami, patrząc po zamontowaniu goleni w samolocie.The spring leg is the main element of the gyroplane's chassis, responsible for the safe take-off and landing of the machine. The construction solutions of elastic legs known so far are mainly based on a composite structure, i.e. various types of fibers laminated with a suitable resin. Their shape (when viewed from the front or rear) is different, very often not optimal when it comes to transferring loads, but they are often flat elements, with the ends bent downwards, when viewed after mounting the shin on the plane.

Ponadto często spotykane są golenie dwuczęściowe, tzn. prawe i lewe, nie będące fizycznie jedną częścią, co również osłabia tak ważne, własności wytrzymałościowe podwozia. Tak skonstruowane golenie mają bardzo wiele wad, do głównych należy zaliczyć m.in.: osłabienie struktury konstrukcji, a co za tym idzie wytrzymałości mechanicznej goleni, właściwości sprężystych, znaczącą masę, a także osłabienie ogólnych osiągów maszyny.In addition, two-piece shaves, i.e. right and left, that are not physically one piece, are often found, which also weakens the important strength properties of the undercarriage. Such a constructed shin has many disadvantages, the main ones include: weakening of the structure of the structure, and thus the mechanical strength of the shin, elastic properties, significant weight, and weakening of the overall performance of the machine.

Golenie sprężyste są zazwyczaj stosowane w lotnictwie do maszyn lekkich jako podwozie główne statków powietrznych, do którego na końcach mocowane są koła jezdne a ich środkowa część pomiędzy końcami służy do zamocowania goleni do dolnej części kadłuba samolotu - wiatrakowca.Spring legs are usually used in aviation for light machines as the main landing gear of aircraft, to which road wheels are attached at the ends, and their middle part between the ends is used to attach the legs to the lower part of the aircraft fuselage - gyroplane.

Celem wynalazku jest opracowanie rozwiązania wielofazowej goleni sprężystej podwozia statku powietrznego zwłaszcza typu wiatrakowiec pozbawionej wad rozwiązań znanych ze stanu techniki oraz dostarczenie nowego rodzaju elementu zawieszenia samolotu, zwłaszcza takiego jak wiatrakowiec.The aim of the invention is to provide a solution for a multi-phase elastic landing gear of an aircraft, especially of the gyroplane type, without the drawbacks of the solutions known from the prior art, and to provide a new type of aircraft suspension element, especially such as a gyroplane.

Według wynalazku wielofazowa goleń sprężysta podwozia statku powietrznego typu wiatrakowiec stanowi sprężynę płaską z częścią środkową z odgiętymi w tę samą stronę końcówkami, wytworzoną z kompozytu z tworzywa sztucznego i mającą powierzchnię górną oraz powierzchnię dolną. Powierzchnia górna przylega do kadłuba statku powietrznego po zamontowaniu do niego goleni sprężystej. Wielofazowa goleń sprężysta charakteryzuje się tym, że w strukturę kompozytu z tworzywa sztucznego z lotniczej tkaniny węglowej nasączanej lepiszczem, które stanowi żywica epoksydowa i utwardzacz, wlaminowane są dwa pręty metalowe tak, że znajdują się one pomiędzy powierzchnią dolną a powierzchnią górną goleni sprężystej.According to the invention, the multi-phase elastic leg of a gyroplane undercarriage is a flat spring with a center portion with the ends bent in the same direction, made of a plastic composite and having an upper surface and a lower surface. The upper surface is adjacent to the aircraft fuselage when a spring leg is attached thereto. The multi-phase elastic shin is characterized in that the epoxy resin and hardener impregnated plastic composite of a carbon aviation fabric with a hardener, two metal rods are laminated so that they are located between the lower surface and the upper surface of the spring shin.

Korzystnie jest, kiedy pręty metalowe przebiegają na całej długości goleni sprężystej.Preferably, the metal bars extend along the entire length of the elastic leg.

Korzystnie jest też, kiedy pręty metalowe mają przekrój okrągły i wykonane są ze stopu aluminium.It is also advantageous when the metal bars have a circular cross-section and are made of an aluminum alloy.

Korzystnie jest również, kiedy szerokość goleni sprężystej jest stała w części środkowej i zmniejsza się wzdłuż końcówek ku ich końcom zewnętrznym.It is also preferred that the width of the elastic leg is constant in the central part and decreases along the tips towards their outer ends.

Korzystnie jest także, kiedy część środkowa zaopatrzona jest w zestaw czterech otworów głównych rozmieszczonych symetrycznie względem osi symetrii goleni sprężystej a każda z końcówek zaopatrzona jest w pobliżu swojego zakończenia w cztery otwory dodatkowe.It is also advantageous if the central part is provided with a set of four main holes arranged symmetrically with respect to the symmetry axis of the elastic leg, and each of the ends is provided with four additional holes near its end.

Wynalazek pokazano w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 pokazuje wielofazową goleń sprężystą w widoku perspektywicznym 3A z góry, fig. 2 pokazuje wielofazową goleń sprężystą w widoku z góry, fig. 3 pokazuje wielofazową goleń sprężystą w widoku z przodu, fig. 4 pokazuje wielofazową goleń sprężystą w widoku z boku a fig. 5 pokazuje wielofazową goleń sprężystą zamontowaną do kadłuba wiatrakowca ze zdemontowanym wirnikiem z zamontowanymi kołami w widoku od dołu wiatrakowca.The invention is illustrated by an embodiment in the drawing, in which Fig. 1 shows a multiphase elastic shin in a top perspective view 3A, Fig. 2 shows a multi-phase elastic shin in a top view, Fig. 3 shows a multiphase elastic shin in a front view, Fig. 4 shows the multiphase spring shin in a side view, and fig. 5 shows the multiphase spring shin mounted to the hull of the rotor disassembled with the wheels mounted in a bottom view of the gyroplane.

Jak pokazano na fig. 1, fig. 2, fig. 3 wielofazowa goleń sprężysta (1) podwozia wiatropłatu typu wiatrakowiec (2) stanowi sprężynę płaską z częścią środkową (3) z odgiętymi w tę samą stronę końcówkami (4). Wielofazowa goleń sprężysta (1) wytworzona jest z kompozytu z tworzywa sztucznegoAs shown in Fig. 1, Fig. 2, Fig. 3, the multiphase elastic leg (1) of the gyroplane undercarriage (2) is a flat spring with a central part (3) with the ends (4) bent to the same side. The multi-phase elastic shin (1) is made of a plastic composite

PL 238 023 Β1 i ma powierzchnię górną (3a) oraz powierzchnię dolną (3b), przy czym powierzchnia górna (3a) przylega do kadłuba samolotu po zamontowaniu goleni sprężystej (1).PL 238 023 Β1 and has an upper surface (3a) and a lower surface (3b), the upper surface (3a) adjoining the fuselage after mounting the spring leg (1).

W wielofazowej goleni sprężystej (1) głównym składnikiem struktury kompozytu z tworzywa sztucznego użytym do produkcji, w tym przykładzie realizacji wynalazku, jest atestowana lotnicza tkanina węglowa o gramaturze 120 g/m², splocie prostym i grubości 0,12 mm. Jako lepiszcze laminatu użyto żywicy epoksydowej L 285 zatwierdzonej przez Niemiecki Federalny Urząd Lotnictwa oraz utwardzacza 286. Specyfikacja obu produktów przedstawiona jest w tabelach poniżej [Tabela 1], [Tabela 2],In the multi-phase elastic leg (1), the main component of the plastic composite structure used in the production of this embodiment of the invention is a certified carbon fiber fabric with a grammage of 120 g / m ² , plain weave and a thickness of 0.12 mm. The epoxy resin L 285 approved by the German Federal Aviation Authority and the hardener 286 were used as the binder of the laminate. The specifications of both products are presented in the tables below [Table 1], [Table 2],

Żywica do laminowania L 285 L 285 laminating resin Gęstość g/cm 3 / 25 °C Density g / cm 3/25 ° C 1,18-1,23 1.18-1.23 Lepkość mPas/s / 25 °C Viscosity mPas / s / 25 ° C 600 - 900 600 - 900 Równoważnik epoksydowy - Epoxy Equivalent - 165-170 165-170 Liczba epoksydowa - Epoxy number - 0,59 - 0,65 0.59 - 0.65 Barwa Gardner Gardner color max. 3 max. 3

Tabela 1 Specyfikacja techniczna żywicy epoksydowej L 285.Table 1 Technical specification of epoxy resin L 285.

Utwardzacz 286 Hardener 286 Gęstość g/cm3 / 25 °C Density g / cm3 / 25 ° C 0,94 - 0,97 0.94 - 0.97 Lepkość mPas / 25 °C Viscosity mPas / 25 ° C 60 - 100 60 - 100 Liczba aminowa mg KOH / G Amine number mg KOH / G 450 - 500 450 - 500 Barwa Gardner Gardner color max. 3 max. 3

Tabela 2 Specyfikacja techniczna utwardzacza 286Table 2 Technical specification of hardener 286

W strukturę kompozytu z tworzywa sztucznego z lotniczej tkaniny węglowej nasączanej lepiszczem, które stanowi żywica epoksydowa i utwardzacz, wlaminowane są dwa pręty metalowe (5) tak, że znajdują się one pomiędzy powierzchnią dolną a powierzchnią górną goleni sprężystej (1). Pręty metalowe (5) przebiegają na całej długości goleni sprężystej (1). Pręty metalowe (5) mają przekrój okrągły i wykonane są ze stopu aluminium.Two metal bars (5) are laminated into the plastic composite structure of carbon aviation fabric soaked with the binder, which is epoxy resin and hardener, so that they are located between the lower surface and the upper surface of the elastic leg (1). The metal bars (5) run along the entire length of the spring leg (1). The metal bars (5) have a circular cross-section and are made of aluminum alloy.

Materiał, z którego zostały wykonane, w tym przykładzie realizacji wynalazku, pręty metalowe (5) to pręty zimnogięte o średnicy 08 mm, ze stopu aluminium Al - Li typu 7175 T73511 (2), właściwości mechaniczne tego stopu przedstawione zostały w tabeli trzeciej [Tabela 3],The material from which the metal bars (5) are made, in this embodiment of the invention, are cold-rolled bars with a diameter of 08 mm, made of aluminum alloy Al - Li, type 7175 T73511 (2), the mechanical properties of this alloy are presented in the third table [Table 3],

Właściwości mechaniczne stopu aluminium Al - Li.Mechanical properties of the Al - Li aluminum alloy.

Granica plastyczności Yield point 435 MPa 435 MPa Wytrzymałość na rozciąganie Tensile strength 505 MPa 505 MPa Wytrzymałość na ścinanie Shear strength 300 MPa 300 MPa Wydłużenie Elongation 13% 13% Moduł plastyczności Plastic modulus 72 GPa 72 GPa

Tabela 3Table 3

Ten system żywic do laminowania ma charakter hydrofilowy (wyższe pochłanianie wilgoci, niższa odporność na dyfuzję pary wodnej), co jest bardzo istotne gdyż goleń jest narażona na działanie czynników atmosferycznych.This laminating resin system is hydrophilic (higher moisture absorption, lower resistance to water vapor diffusion), which is very important as the shin is exposed to the elements.

Utwardzanie żywicy następuje w specjalnie przygotowanym do tego pomieszczeniu, izolowanym cieplnie, w stałej temperaturze powietrza wynoszącej 210°C.Hardening of the resin takes place in a specially prepared room, thermally insulated, at a constant air temperature of 210 ° C.

Pełną impregnację włókien wzmacniających uzyskuje się dzięki procesowi wygrzewania, który następuje po 24 godzinach od ukończenia procesu laminowania w odpowiednio do tego przygotowanym piecu wygrzewającym w temperaturze 540°C przez czas 6,5 godzin.Full impregnation of the reinforcing fibers is achieved thanks to the annealing process, which takes place 24 hours after the lamination process is completed in a suitably prepared soaking oven at a temperature of 540 ° C for 6.5 hours.

Jak pokazano na fig. 2 i fig. 4 szerokość goleni sprężystej (1) jest stała w części środkowej (3) i zmniejsza się wzdłuż końcówek (4) ku ich końcom zewnętrznym.As shown in Figs. 2 and 4, the width of the elastic leg (1) is constant in the central part (3) and decreases along the tips (4) towards their outer ends.

Po wytworzeniu wielofazowej goleni sprężystej (1) według powyższego, goleń sprężysta (1) jest montowana do wiatropłatu typu wiatrakowiec (2). W tym celu wielofazowa goleń sprężysta (1) zaopatrzona jest w swojej części środkowej (3) w zestaw czterech otworów głównych (6) rozmieszczonychAfter the production of the multi-phase elastic leg (1) as above, the elastic leg (1) is mounted to a gyroplane (2). For this purpose, the multi-phase spring shin (1) is provided in its central part (3) with a set of four main openings (6) arranged

PL 238 023 B1 symetrycznie względem osi symetrii goleni sprężystej (1). Poprzez otwory główne (6) w części środkowej (3) goleń sprężysta (1) jest montowana do dolnej części kadłuba wiatropłatu typu wiatrakowiec (2) tak, że swoją powierzchnią górną (3a) przylega do kadłuba wiatrakowca (2), jak to pokazano na fig. 5.PL 238 023 B1 symmetrically with respect to the symmetry axis of the elastic leg (1). Through the main holes (6) in the middle part (3) of the spring leg (1) is mounted to the lower part of the gyroplane fuselage (2) so that its upper surface (3a) is adjacent to the gyroplane fuselage (2), as shown in Fig. 5.

Do tak zamontowanej do kadłuba wiatropłatu typu wiatrakowiec (2) wielofazowej goleni sprężystej (1) montowane są elementy układu jezdnego, takie jak koła jezdne wraz z piastami, elementy układu hamulcowego, czy na przykład błotniki. W tym celu wielofazowa goleń sprężysta (1) na obu końcówkach (4) zaopatrzona jest, w tym przykładzie realizacji wynalazku, w pobliżu ich zakończenia w cztery otwory dodatkowe (7) na każdej końcówce (4), rozmieszczone symetrycznie względem osi symetrii goleni sprężystej (1).To the gyroplane (2) multi-phase elastic leg (1) mounted to the fuselage in this way, elements of the undercarriage, such as road wheels with hubs, elements of the braking system or, for example, fenders, are mounted. To this end, the multiphase elastic shin (1) at both ends (4) is provided, in this embodiment, near their end with four additional holes (7) on each end (4), arranged symmetrically with respect to the symmetry axis of the elastic shin (4). 1).

Claims

1. A multiphase elastic leg 1 of a gyroplane landing gear 2 consisting of a flat spring with a central part 3 with the ends 4 bent in the same direction, made of plastic composite and having an upper surface 3a and a lower surface 3b, with the upper surface 3a adjacent to the fuselage of the aircraft after mounting the elastic leg, characterized in that in the structure of the plastic composite made of carbon aviation fabric soaked with the binder, which is epoxy resin and hardener, two metal rods (5) are laminated so that they are located between the lower surface and the upper surface of the spring leg (1).

2. Multiphase elastic shin according to claim 1. A device according to claim 1, characterized in that the metal bars (5) extend along the entire length of the elastic leg (1).

3. Multiphase elastic shin according to claim 1; 2. A method according to claim 2, characterized in that the metal bars (5) have a circular cross-section and are made of an aluminum alloy.

4. Multiphase elastic shin according to claim 1. 3. The spring according to claim 1, characterized in that the width of the elastic leg (1) is constant in the central part (3) and decreases along the tips (4) towards their ends.

5. Multiphase elastic shin according to claim 1. A device according to claim 1, characterized in that the central part (3) is provided with a set of four main openings (6) arranged symmetrically with respect to the symmetry axis of the elastic leg (1), and each ending (4) is provided with four additional holes (7) near its end. ).