RU2495792C2 - Method of aircraft landing gear wheels driving and aircraft landing gear with driven wheels - Google Patents
Method of aircraft landing gear wheels driving and aircraft landing gear with driven wheels Download PDFInfo
- Publication number
- RU2495792C2 RU2495792C2 RU2011128502/11A RU2011128502A RU2495792C2 RU 2495792 C2 RU2495792 C2 RU 2495792C2 RU 2011128502/11 A RU2011128502/11 A RU 2011128502/11A RU 2011128502 A RU2011128502 A RU 2011128502A RU 2495792 C2 RU2495792 C2 RU 2495792C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- air
- wheel
- turbine
- aircraft
- wheels
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Braking Arrangements (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к авиационной технике, а именно, к способам привода колес шасси самолета для выравнивания окружной скорости каждого колеса со скоростью самолета перед приземлением и для его перемещения на земле.The invention relates to aeronautical engineering, and in particular, to methods for driving the wheels of an airplane landing gear for aligning the peripheral speed of each wheel with the airplane’s speed before landing and for moving it on the ground.
Известен способ предварительной раскрутки колес шасси самолета (Козьминых С.В., Патент РФ №2152334), состоящий в использовании лопастей-карманов изменяемой геометрии из эластичного упругого материала на боковой поверхности шины колеса. При этом при взлете лопасти прижимают и поддерживают в сложенном состоянии, а при посадке освобождают, например, при помощи электромагнитов и пружин, для раскручивания колеса после выпуска шасси.A known method of pre-spinning the wheels of the landing gear of the aircraft (Kozminykh S.V., RF Patent No. 2152334), consisting in the use of blades-pockets of variable geometry of elastic elastic material on the side surface of the tire wheels. At the same time, when taking off, the blades are pressed and supported in the folded state, and when landing, they are released, for example, by means of electromagnets and springs, to spin the wheel after the landing gear.
Недостатком способа является сложность изменения и контроля мощности раскрутки колеса до необходимой угловой скорости. В многоколесных шасси турбины передних колес тележки экранируют следующие за ними колеса от воздушного потока. В результате такого экранирования возможность одинаково эффективной раскрутки всех колес тележки уменьшается. Кроме того, такой способ требует изготовления и крепления лопастей-карманов в процессе изготовления шины, либо в процессе формовки последней, либо скреплением методом вулканизации, а также склеивания, т.е. изменения самого процесса изготовления шин.The disadvantage of this method is the difficulty of changing and controlling the power of the spin of the wheel to the required angular velocity. In the multi-wheeled chassis, the turbines of the front wheels of the bogie screen the wheels following them from the air flow. As a result of such shielding, the possibility of equally effective promotion of all the wheels of the trolley is reduced. In addition, this method requires the manufacture and fastening of the pocket blades during the manufacturing process of the tire, or during the molding of the latter, or by bonding by vulcanization, as well as gluing, i.e. changes in the tire manufacturing process itself.
Известен способ предварительной раскрутки колес шасси самолета (Беляев В.И., Патент РФ №2384467), состоящий в подаче в установленные на корпусах колес шасси турбины воздуха из воздухозаборников (диффузоров) или из аккумулятора высокого давления, в частности, газового баллона, соединенного трубопроводами с подведенными к турбинам сопловыми элементами.A known method of pre-spinning the wheels of the landing gear of the aircraft (Belyaev V.I., RF Patent No. 2384467), which consists in supplying air turbines from air intakes (diffusers) or from a high-pressure accumulator, in particular, a gas cylinder, connected to pipelines installed on the chassis casings of the wheels; with nozzle elements connected to the turbines.
Недостатком способа являются громоздкость конструкции воздухозаборных устройств, требующая специальных мер для их уборки вместе с шасси после взлета. При взлете такие воздухозаборники создают значительное аэродинамическое сопротивление движению, которое тормозит самолет, а не ускоряет за счет привода колес. Балонная система громоздка и имеет большой вес и требует заправки баллонов воздухом (газом) высокого давления перед полетом, что усложняет техническое обслуживание самолета.The disadvantage of this method is the cumbersome design of air intake devices, requiring special measures for their cleaning together with the chassis after take-off. When taking off, such air intakes create significant aerodynamic resistance to movement, which slows down the aircraft, and does not accelerate due to the drive wheels. The balloon system is cumbersome and has a large weight and requires refueling the cylinders with high pressure air (gas) before the flight, which complicates the maintenance of the aircraft.
Известен способ торможения и маневрирования (Стивен Салливан, Патент РФ №2403180), согласно которому используют двигатель/генератор барабана колеса в качестве двигателя до приземления, чтобы согласовать окружную скорость пневматиков с относительной путевой скоростью так, что когда происходит посадка, имеется минимальная разность в этих двух скоростях. Привод колес самолета используют также для его перемещения на земле и во время взлета. Двигатель/генератор барабана колеса представляет собой дисковый электромотор, диски которого в тоже время являются дисками фрикционного тормоза.There is a known method of braking and maneuvering (Stephen Sullivan, RF Patent No. 2403180), according to which a wheel drum motor / generator is used as the engine before landing to coordinate the peripheral speed of the pneumatics with the relative ground speed so that when landing occurs, there is a minimum difference in these two speeds. The wheel drive of the aircraft is also used to move it on the ground and during take-off. The wheel drum motor / generator is a disc electric motor, the discs of which are at the same time friction brake discs.
Недостатком способа являются утяжеление шасси за счет электродвигателей и самого самолета за счет специальных бортовых аккумуляторов большой мощности в случае накопления рекуперируемой энергии торможения. Создание в малом объеме ступицы колеса эффективных моментов электромагнитных сил, достаточных для перемещения самолета при маневрировании, технически затруднительно и существенно усложняет изготовление, эксплуатацию и ремонт устройства привода колеса.The disadvantage of this method is the weighting of the chassis due to electric motors and the aircraft itself due to special on-board batteries of high power in case of accumulation of regenerated braking energy. The creation in a small volume of the wheel hub of effective moments of electromagnetic forces sufficient to move the aircraft during maneuvering is technically difficult and significantly complicates the manufacture, operation and repair of the wheel drive device.
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является раскрутка колес шасси до необходимой скорости вращения, исключающей проскальзывание всех колес относительно полосы при посадке, обеспечивающей отсутствие удара в момент контакта и минимальный износ пневматиков, а также автономное перемещение самолета на земле за счет привода колес. Дополнительной задачей является предотвращение образования на взлетно-посадочных полосах аэродромов так называемого «резинового наката» - следа от сгоревшей резины пневматиков шасси приземляющихся самолетов. От удара на полосе остается черный след, который тянется на расстояние до 500 метров от первого удара. «Резиновый накат» опасен, так как слой сгоревшей резины снижает коэффициент сцепления пневматика с бетоном в 2 и более раз, в результате чего длина послепосадочного пробега самолета увеличивается.The problem to which the invention is directed, is the promotion of the wheels of the chassis to the required speed of rotation, eliminating the slipping of all wheels relative to the strip during landing, ensuring no impact at the moment of contact and minimal wear of pneumatics, as well as autonomous movement of the aircraft on the ground due to wheel drive. An additional task is to prevent the formation of the so-called “rubber run-off” on the runways of airfields - a trace from the burned rubber of the pneumatics of the landing gear of landing aircraft. A black mark remains from the strike in the strip, which extends up to 500 meters from the first strike. “Rubber rolling” is dangerous, since a layer of burnt rubber reduces the adhesion coefficient of pneumatics to concrete by 2 or more times, as a result of which the length of the landing run of the aircraft increases.
Техническим результатом, достигаемым в заявленном изобретении, является значительное снижение нагрузки на фрикционные тормоза самолета, устранение опасности их перегрева и продление срока службы фрикционных тормозов и пневматиков. Другим техническим результатом является возможность автономного перемещения самолета по аэродрому, в том числе, при неработающих основных двигателях, включая развороты на 180 градусов малого радиуса за счет вращения колес разных шасси в противоположные стороны и движение задним ходом. Также техническим результатом является возможность выравнивания окружной скорости каждого пневматика со скоростью самолета при его посадке и точного управления угловой скоростью вращения каждого колеса тележки шасси. Дополнительным результатом изобретения является предотвращение образования на взлетно-посадочной полосе «резинового наката», снижающего сцепление пневматиков самолетов с полосой.The technical result achieved in the claimed invention is a significant reduction in the load on the friction brakes of the aircraft, eliminating the risk of overheating and extending the life of the friction brakes and pneumatics. Another technical result is the possibility of autonomous movement of the aircraft along the airfield, including when the main engines are idle, including 180-degree turns of a small radius due to the rotation of the wheels of different landing gears in opposite directions and reverse movement. Also the technical result is the ability to align the peripheral speed of each pneumatic with the speed of the aircraft during its landing and precise control of the angular speed of rotation of each wheel of the chassis truck. An additional result of the invention is the prevention of the formation on the runway of "rubber roll", which reduces the adhesion of the pneumatics of aircraft with the strip.
Получение технического результата изобретения осуществляют за счет того, что каждое колесо шасси вращают с помощью одной из двух соосных с колесом воздушных турбин противоположных направлений вращения. В одну из воздушных турбин, в зависимости от необходимого направления вращения, подают по системе трубопроводов воздух от основных двигателей, либо от бортовой вспомогательной энергетической установки (ВЭУ) самолета. При этом давление воздуха превышает атмосферное давление, а температуру поддерживают на таком уровне, чтобы температура воздуха за турбиной не превышала допустимую прочностью материалов барабана колеса и пневматика.Obtaining the technical result of the invention is carried out due to the fact that each wheel of the chassis is rotated using one of two opposite to the rotation directions coaxial with the wheel of air turbines. Depending on the required direction of rotation, air is supplied to one of the air turbines through a piping system from the main engines or from the aircraft’s onboard auxiliary power unit (WEC). At the same time, the air pressure exceeds atmospheric pressure, and the temperature is maintained at such a level that the air temperature behind the turbine does not exceed the permissible strength of the materials of the wheel drum and pneumatics.
Другим вариантом является подача воздуха в воздушные турбины колес из эжектора, забирающего атмосферный воздух, в сопло которого подают по системе трубопроводов воздух, давление которого превышает атмосферное давление, от основных двигателей самолета или бортовой ВЭУ. Подачу воздуха в турбины колес непосредственно, или в сопло эжектора при подаче воздуха в турбины из эжектора, осуществляют из отбора компрессоров основных газотурбинных двигателей самолета, от бортовой ВЭУ, или от компрессора турбокомпрессора, в компрессор и турбину которого подают воздух из отборов основных двигателей, или из системы наддува поршневых двигателей самолета. При этом управление раскруткой колеса до нужной скорости углового вращения колеса при посадке осуществляют с помощью управляющего клапана воздуха, подаваемого в турбину колеса, по сигналу, вырабатываемому блоком сравнения сигналов датчика скорости самолета и датчика угловой скорости вращения колеса.Another option is to supply air to the air turbines of the wheels from an ejector that draws in atmospheric air, into the nozzle of which air is supplied through a piping system, the pressure of which exceeds atmospheric pressure, from the main engines of the aircraft or on-board wind turbines. Air is supplied directly to the wheel turbines, or to the ejector nozzle when the air is supplied to the turbines from the ejector, from the selection of the compressors of the main gas turbine engines of the aircraft, from the on-board wind turbine, or from the compressor of the turbocompressor, to the compressor and turbine of which air is supplied from the selection of the main engines, or from a system of pressurization of piston engines of an airplane. In this case, the control of spinning the wheel to the desired speed of angular rotation of the wheel during landing is carried out using the control valve of the air supplied to the turbine of the wheel, according to the signal generated by the unit for comparing the signals of the aircraft speed sensor and the wheel angular speed sensor.
Преимуществом предлагаемого изобретения является значительное увеличение мощности торможения колес шасси при стандартном и экстренном торможении, снижение опасности перегрева тормозов, надежное автономное перемещение самолета по аэродрому, включая движение задним ходом и осуществление разворотов с малым радиусом, в том числе при неработающих основных двигателях самолета. Преимуществом является также надежная раскрутка всех колес шасси до окружной скорости обода пневматиков, минимально отклоняющейся от посадочной скорости самолета.The advantage of the present invention is a significant increase in the braking power of the chassis wheels during standard and emergency braking, reducing the risk of overheating of the brakes, reliable autonomous movement of the aircraft along the airfield, including reversing and making small-radius turns, including when the main engines of the aircraft are idle. The advantage is also the reliable promotion of all the wheels of the chassis to the peripheral speed of the rim of the pneumatics, which deviates minimally from the landing speed of the aircraft.
Предлагаемый способ поясняется чертежами, где на фиг.1 и фиг.2 представлены варианты общей схемы способа применимые к газотурбинным двигателям, в частности, к двухконтурным двигателям. На фиг.3 представлена схема способа, применимая к поршневым двигателям с приводным нагнетателем, на фиг.4 - к поршневым двигателям с турбокомпрессором, а на фиг.5 - к поршневым двигателям с приводным нагнетателем и турбокомпрессором. На фиг.6 представлена принципиальная схема регулирования скорости вращения колес шасси.The proposed method is illustrated by drawings, where figure 1 and figure 2 presents options for a General scheme of the method applicable to gas turbine engines, in particular, to dual-circuit engines. Figure 3 presents a diagram of the method applicable to piston engines with a drive supercharger, figure 4 - to piston engines with a turbocharger, and figure 5 - to piston engines with a drive supercharger and turbocharger. Figure 6 presents a schematic diagram of the regulation of the speed of rotation of the wheels of the chassis.
При осуществлении способа на самолетах с газотурбинными двигателями возможны следующие режимы:When implementing the method on airplanes with gas turbine engines, the following modes are possible:
1. Основные двигатели не работают. Самолет самостоятельно маневрирует на летном поле. При этом используется для привода колес шасси воздух бортовой ВЭУ.1. The main engines do not work. The plane independently maneuvers on the airfield. In this case, airborne wind turbine is used to drive the chassis wheels.
2. Основные двигатели работают. В этом случае возможен привод колес для их раскрутки перед посадкой, торможение самолета сразу после посадки, маневрирование на летном поле до взлета или после посадки, включая движение задним ходом, взлет самолета. Во всех этих случаях возможна подача воздуха в коллектор шасси за счет:2. The main engines are running. In this case, it is possible to drive wheels to spin them before landing, to decelerate the aircraft immediately after landing, to maneuver on the airfield before takeoff or after landing, including reversing, take off the aircraft. In all these cases, air can be supplied to the chassis manifold due to:
- отбора воздуха за вентилятором двухконтурного двигателя- air sampling behind the fan of the bypass engine
- отбора воздуха низкого давления из компрессора двигателя- low pressure air extraction from the engine compressor
- отбора воздуха высокого давления из компрессора двигателя- selection of high pressure air from the engine compressor
- подачи воздуха от бортовой ВЭУ.- air supply from an onboard wind turbine.
При осуществлении варианта предлагаемого способа на самолете с газотурбинными двигателями, как это показано на фиг.1 для турбовентиляторного двигателя, воздух для привода колес шасси отбирают из трубопровода 1 штатного отбора воздуха из двигателя 2, который обеспечивает собственные нужды в сжатом воздухе двигателя 2. Этот воздух через открытую заслонку 3 подают в эжектор 4, в котором снижают давление и температуру потока за счет присоса атмосферного воздуха. Из эжектора 4 по трубопроводу 5 подготовленный воздух подают в воздушный коллектор 7 шасси. Из воздушного коллектора 7 шасси по системе отводных патрубков 8 через управляющие клапаны 9 воздух подают к одной из турбин 10 или 11, приводящих во вращение в противоположных направлениях колеса 12 шасси.When implementing a variant of the proposed method on an airplane with gas turbine engines, as shown in FIG. 1 for a turbofan engine, air for driving the chassis wheels is taken from the pipeline 1 of the regular air intake from
В другом варианте воздух из двигателя отбирают за вентиляторной ступенью турбовентиляторного двигателя и по трубопроводу 13, на котором установлена заслонка 14, подают в теплообменный аппарат 15, где нагревают воздухом отбора более высокого давления, поступающего из двигателя 2, и подают в трубопровод 5. Пунктиром показаны трубопроводы, по которым может быть подан воздух из трубопровода 1 через теплообменный аппарат 15 для его подогрева перед подачей в эжектор 4.In another embodiment, air from the engine is taken off behind the fan stage of the turbofan engine, and through a pipe 13 on which a shutter 14 is installed, it is supplied to a
Часть воздуха высокого давления, отбираемого из двигателя 2 по трубопроводу 16, подают в теплообменный аппарат 15 по трубопроводу 17, где им нагревают воздух, отобранный за ступенью вентилятора. После этого его вместе с основным потоком воздуха трубопровода 16 подают в теплообменный аппарат 18 системы кондиционирования воздуха (на фиг.1 не показана) и другие системы летательного аппарата. В варианте использования воздуха из отборов высокого давления его подают в трубопровод 5 через открытую заслонку 19 при закрытых заслонках 3 и 14 по трубопроводу 20 в эжектор 21, в котором снижают давление и температуру потока за счет присоса атмосферного воздуха. Из эжектора 21 по трубопроводу 20 подготовленный воздух подают в трубопровод 5 и далее в воздушный коллектор 7 шасси.Part of the high-pressure air taken from the
В воздушный коллектор 7 при неработающих основных двигателях воздух подают также при закрытых заслонках 3, 14 и 19 из бортовой вспомогательной силовой установки 22 самолета. Воздух из силовой установки 22 по трубопроводу 23 подают в теплообменный аппарат 24 подготовки воздуха для системы кондиционирования воздуха (на фиг.1 не показана). Через открытую заслонку 25 воздух из трубопровода 23 подают в воздушный эжектор 26, в котором снижают давление и температуру потока за счет присоса атмосферного воздуха. Из эжектора 26 подготовленный воздух подают в трубопровод 5 и далее в воздушный коллектор 7 шасси.When the main engines are idle, air is also supplied to the
При работе самолета, не требующей подачи воздуха в воздушный коллектор 7, заслонки 3, 14, 19 и 25 закрыты.When the aircraft does not require air supply to the
В случае раскрутки колес перед посадкой при открытой заслонке 14 воздух отбирают за вентиляторной ступенью турбовентиляторного двигателя, после чего по трубопроводу 13 подают в теплообменный аппарат 15 и далее в трубопровод 5 и коллектор 7. Из коллектора 7 по отводным патрубкам 8 воздух подают в управляющие клапаны 9, откуда его подают на воздушные турбины 11, которые раскручивают колеса шасси, выравнивая окружную скорость на ободе колеса и посадочную скорость самолета. После касания колес посадочной полосы управляющие клапаны 9 переключают подачу воздуха на воздушные турбины 10, имеющие противоположное турбинам 11 направление вращения, и осуществляют торможение колес с помощью турбин 11, частично снижая нагрузку на фрикционные тормоза колес. Переключая управляющие клапаны 9, воздух подают в воздушные турбины 11 для осуществления движения по полосе и маневрирования.In the case of spinning of the wheels before landing, with the shutter 14 open, air is taken off behind the fan stage of the turbofan engine, after which it is fed through a pipe 13 to a
На фиг.2 представлен вариант исполнения способа с использованием турбокомпрессора. Для привода колес шасси отбирают часть воздуха из трубопровода 13, куда его подают из внешнего контура вентиляторного двигателя 2, и через открытую заслонку 27 подают в трубопровод 28. Из трубопровода 28 воздух подают в компрессор 29 турбокомпрессора, откуда по трубопроводу 30 направляют в смеситель 31. Воздух высокого (наибольшего) давления двигателя 2 из трубопровода 32 через открытую заслонку 33 подают в турбину 34 турбокомпрессора, после чего по трубопроводу 35 направляют теплообменный аппарат 36. Охлажденный в теплообменном аппарате 36 воздух подают в смеситель 31. Воздух в теплообменном аппарате 36 охлаждают воздухом второго контура двигателя 2, который подают в теплообменный аппарат 36 по трубопроводу 13. После смаешения двух потоков в смесителе 31 воздух с заданной температурой и давлением по трубопроводу 5 подают в воздушный коллектор шасси 7. Из воздушного коллектора 7 шасси по системе отводных патрубков 8 через управляющие клапаны 9 воздух подают к одной из турбин 10 или 11, приводящих во вращение в противоположных направлениях колеса 12 шасси. Пунктиром на фиг.2 показан трубопровод 16 фиг.1, соответствующий промежуточному отбору высокого давления, который может быть использован в качестве варианта подвода воздуха к турбине турбокомпрессора.Figure 2 presents an embodiment of a method using a turbocharger. To drive the chassis wheels, part of the air is taken from the pipe 13, where it is supplied from the external circuit of the
При осуществлении способа на самолетах с поршневыми двигателями возможны следующие режимы:When implementing the method on airplanes with piston engines, the following modes are possible:
1. Основные двигатели (двигатель) не работают. Самолет самостоятельно маневрирует на летном поле. При этом используется для привода колес шасси воздух от автономно работающего турбокомпрессора.1. Main engines (engine) do not work. The plane independently maneuvers on the airfield. In this case, air is used to drive the chassis wheels from an autonomously operating turbocharger.
2. Основные двигатели работают. В этом случае возможен привод колес для их раскрутки перед посадкой, торможение самолета сразу после посадки, маневрирование на летном поле до взлета или после посадки. Во всех этих случаях возможна подача воздуха в коллектор шасси за счет:2. The main engines are running. In this case, it is possible to drive wheels to spin them before landing, to decelerate the aircraft immediately after landing, to maneuver on the airfield before takeoff or after landing. In all these cases, air can be supplied to the chassis manifold due to:
- отбора воздуха из трубопровода наддува двигателя приводным нагнетателем- air sampling from the engine boost pipe with a driven supercharger
- отбора воздуха из трубопровода наддува двигателя компрессором турбокомпрессора- air sampling from a turbocharger compressor turbine compressor line
- отбора воздуха из трубопровода промежуточного охлаждения воздуха между приводным нагнетателем и компрессором турбокомпрессора.- air sampling from the intermediate air cooling pipe between the drive supercharger and the turbocharger compressor.
При осуществлении предлагаемого способа на самолете с поршневым двигателем с приводным компрессором, представленным на фиг.3, из трубопровода 37 наддува поршневого двигателя 2, куда нагнетается воздух приводным нагнетателем 38, отбирают часть воздуха и по трубопроводу 39 через теплообменный аппарат 15 подают в воздушный коллектор 7 шасси. Из воздушного коллектора 7 шасси по системе отводных патрубков 8 через управляющие клапаны 9 воздух подают к одной из турбин 10 или 11, приводящих во вращение колеса 12 шасси в противоположных направлениях. В теплообменном аппарате 15 воздух нагревают частью уходящих газов двигателя 2, которые отбирают из выхлопного трубопровода 40 и по трубопроводу 41 подают в теплообменный аппарат 15.When implementing the proposed method on an airplane with a piston engine with a drive compressor, shown in FIG. 3, part of the air is drawn from the
При осуществлении предлагаемого способа на самолете с поршневым двигателем с турбокомпрессором, представленным на фиг.4, из трубопровода 37 наддува двигателя 2 при открытой заслонке 42, куда нагнетается воздух компрессором 29 турбокомпрессора, отбирают часть воздуха и по трубопроводу 30 через теплообменный аппарат 15 подают в сопло воздушного эжектора 43. Из эжектора 43 воздух подают в воздушный коллектор 7 шасси. Из воздушного коллектора 7 шасси по системе отводных патрубков 8 через управляющие клапаны 9 воздух подают к одной из турбин 10 или 11, приводящих во вращение колеса 12 шасси в противоположных направлениях. Уходящие газы двигателя 2 по выхлопному трубопроводу 40 через открытую заслонку 44 подают в турбину 34 турбокомпрессора, вращающую компрессор 29. Воздух нагревают в теплообменном аппарате 15 уходящими газами турбины 34 турбокомпрессора для чего их по трубопроводу 41 подают в теплообменный аппарат 15.When implementing the proposed method on an airplane with a piston engine with a turbocharger, shown in Fig. 4, part of the air is taken from the
При неработающем основном двигателе 2 заслонки 42 и 44 закрыты и турбогенератор работает независимо от основного двигателя 2 за счет использования камеры сгорания 45. При этом воздух за компрессором 29 из трубопровода 37 отбирают в трубопровод 46 через открытую заслонку 47 и подают в камеру сгорания 45 турбокомпрессора. Горячие газы из камеры сгорания 45 подают в трубопровод 40, а из него в турбину 34. Часть отработавших газов из турбины 34 подают в теплообменный аппарат 15 по трубопроводу 41.When the
На фиг.5 представлена схема реализации способа на самолете с поршневым двигателем с приводным нагнетателем и турбокомпрессором. Для привода колеса шасси из трубопровода 48 приводного нагнетателя 38 через открытую заслонку 49, отбирают часть воздуха и по трубопроводу 39 через теплообменный аппарат 15 подают в сопло воздушного эжектора 43. Из воздушного эжектора 43 воздух подают в воздушный коллектор 7 шасси. Из воздушного коллектора 7 шасси по системе отводных патрубков 8 через управляющие клапаны 9 воздух подают к одной из турбин 10 или 11, приводящих во вращение колеса 12 шасси в противоположных направлениях.Figure 5 presents a diagram of the implementation of the method on an airplane with a piston engine with a drive supercharger and a turbocharger. To drive the chassis wheel from the
Уходящие газы двигателя 2 подают в турбину 34 агрегата турбонаддува по выхлопному трубопроводу 40 через открытую заслонку 50. Часть уходящих газов из турбины 34 по трубопроводу 41 подают в теплообменный аппарат 15, где нагревают воздух перед его подачей в сопло эжектора 43. Основную часть воздуха из трубопровода 48 приводного нагнетателя 38 охлаждают в промежуточном охладителе 51, подают по трубопроводу 52 через открытую заслонку 53 в компрессор 29 турбокомпрессора, после чего сжимают в компрессоре 29 турбокомпрессора и по трубопроводу 37 подают в двигатель 2 через открытую заслонку 42.The exhaust gases of the
При неработающем основном двигателе 2 заслонка 42 на трубопроводе 37 и заслонка 49 закрыты. Воздух в компрессор 29 турбокомпрессора подают через открытую заслонку 54 турбокомпрессора из атмосферы, при этом трубопровод 52 перекрывают заслонкой 53. Сжатый воздух за компрессором 29 из трубопровода 37 по трубопроводу 55 через открытые заслонки 47 и 56 подают в трубопровод 39. Из трубопровода 39 через теплообменный аппарат 15 воздух подают в сопло воздушного эжектора 43 и далее в воздушный коллектор 7 шасси. Из воздушного коллектора 7 шасси по системе отводных патрубков 8 через управляющие клапаны 9 воздух подают к одной из турбин 10 или 11, приводящих во вращение колеса 12 шасси в противоположных направлениях. Часть воздуха из трубопровода 55 подают в камеру сгорания 45 турбокомпрессора, после чего горячие газы направляют в турбину 34, откуда часть отработавших газов подают в теплообменный аппарат 15 по трубопроводу 41.When the
На фиг.6 показана схема регулирования скорости вращения колес шасси. Сигналы от датчиков 57 скорости вращения колес по линиям 58 подают в бортовой компьютер 59. В бортовой компьютер 59 подают также сигнал от датчика 60 скорости самолета по линии 61. В компьютере 59 при сравнении сигналов от датчиков 57 и 60 вырабатывают управляющие сигналы, которые по линиям 62 подают на соответствующие управляющие клапаны 9, осуществляющие подачу воздуха в турбины колес.Figure 6 shows a diagram of the regulation of the speed of rotation of the wheels of the chassis. The signals from the
Расчетное обоснование предложенного способа проведено на примере самолета Ил-96-300, имеющего четыре двигателя ПС-90А и два основных шасси, на каждом из которых установлено по три пары колес.The calculation justification of the proposed method was carried out on the example of an IL-96-300 aircraft, which has four PS-90A engines and two main landing gears, each of which has three pairs of wheels.
Пример 1. Раскрутка колес перед посадкой.Example 1. Wheel spin before landing.
Расчетные оценки возможности осуществления предлагаемого устройства проведены применительно к параметрам самолета ИЛ-96-300, имеющего шины 1300×480×560. Пусть колесо шасси раскручивается до окружной скорости, равной посадочной скорости самолета V=250 км/час = 69.4 м/с. Тогда окружная скорость вращения колеса будет равна ωW=V/R=106.84 1/с, где R - радиус пневматика, равный 650 мм. При этом число оборотов колеса n=1020 об/мин.Estimates of the feasibility of the proposed device were carried out in relation to the parameters of the aircraft IL-96-300, with tires 1300 × 480 × 560. Let the landing gear wheel spin up to a peripheral speed equal to the airplane landing speed V = 250 km / h = 69.4 m / s. Then the peripheral speed of rotation of the wheel will be equal to ω W = V / R = 106.84 1 / s, where R is the pneumatic radius equal to 650 mm. The wheel speed n = 1020 rpm.
Кинетическая энергия вращения колеса будет равна
Тогда кинетическая энергия раскрученного колеса равна примерно 200 кДж. Примем, что время раскрутки колеса из состояния покоя до требуемой скорости равно 30 с. Тогда достаточная мощность воздушной турбины привода колеса равна 6.7 кВт, а суммарная мощность привода всех 12 основных колес - 80 кВт. Для дальнейших расчетов принято, что воздушная турбина колеса шасси дозвуковая, одноступенчатая, радиальная с парциальным подводом воздуха. Диаметр радиального зазора между сопловыми и рабочими лопатками равен 0.6 м, высота лопатки - 0.01 м, степень парциальности 0.2, кпд турбины 0.45. Все расчеты проведены исходя из условия, что температура воздуха за турбиной не должны превышать 125°С (С.С. Коконин и др.) во время движения колес.Then the kinetic energy of the untwisted wheel is approximately 200 kJ. Let us assume that the time for spinning the wheel from the rest state to the required speed is 30 s. Then the sufficient power of the air wheel drive turbine is 6.7 kW, and the total drive power of all 12 main wheels is 80 kW. For further calculations, it is assumed that the air turbine of the chassis wheel is subsonic, single-stage, radial with partial air supply. The diameter of the radial clearance between the nozzle and rotor blades is 0.6 m, the blade height is 0.01 m, the degree of partiality is 0.2, and the turbine efficiency is 0.45. All calculations are based on the condition that the air temperature behind the turbine should not exceed 125 ° C (S.S. Kokonin and others) during the movement of the wheels.
Пример 2. Отбор воздуха за ступенью вентилятора.Example 2. Air extraction behind the fan stage.
Наименьшее давление воздуха в отборах двигателя ПС-90А (А.А. Иноземцев, Е.А. Коняев; В.В. Медведев, А.В. Нерадько, А.Е. Рясов. Авиационный двигатель Пс-90А, М. 2007. - 319 с.) - это давление воздуха за вентилятором. На взлетном режиме степень повышения давления равна 1.67, а на крейсерском режиме - 1.75. Примем среднюю величину 1.7. Этот перепад давлений можно сработать в одноступенчатой дозвуковой турбине.The smallest air pressure in the PS-90A engine selections (A.A. Inozemtsev, E.A. Konyaev; V.V. Medvedev, A.V. Neradko, A.E. Ryasov. Aircraft engine Ps-90A, M. 2007. - 319 p.) Is the air pressure behind the fan. In take-off mode, the degree of pressure increase is 1.67, and in cruise mode - 1.75. Let's take the average value of 1.7. This pressure drop can be triggered in a single-stage subsonic turbine.
Примем, что суммарная мощность привода всех колес самолета равна 360 кВт. Тогда отбор воздуха из одного двигателя (на три колеса шасси) за ступенью вентилятора равен 3.35 кг/с. При суммарном расходе воздуха через внутренний контур двигателя, равном 504 кг/с и степени двухконтурности двигателя 4.5, этот расход составляет менее 0.15% от расхода воздуха во внешнем контуре. Температура воздуха за колесными турбинами 120.4°C. Температуру воздуха отбора можно оценить в 358 К, а приведенные цифры получены в предположении, что воздух отбора нагревается в теплообменнике на 62°С до 420 К. При использовании отбора из второго контура двигателя можно иметь большой расход воздуха. Например, если принять мощность турбины торможения колеса 500 кВт, высоту лопатки 50 мм, полный подвод воздуха к рабочему колесу турбины и кпд турбины 0.88, то расход воздуха одним колесом составит 9.53 кг/с. При этом, расход отбора из одного двигателя равен 28.58 кг/с, что составляет 1.26% расхода воздуха во втором контуре двигателя. Средняя мощность тормоза самолета Ил-96-300 (С.С. Коконин и др.) равна 1471 кВт, таким образом, мощность тормозной турбины составит 34% от мощности тормоза. Это позволит исключить перегрев фрикционных тормозов.We assume that the total drive power of all aircraft wheels is 360 kW. Then the air intake from one engine (on three wheels of the chassis) behind the fan stage is 3.35 kg / s. With a total air flow rate through the internal circuit of the engine equal to 504 kg / s and an engine bypass ratio of 4.5, this flow rate is less than 0.15% of the air flow rate in the external circuit. The air temperature behind the wheel turbines is 120.4 ° C. The sampling air temperature can be estimated at 358 K, and the figures are based on the assumption that the sampling air is heated in the heat exchanger at 62 ° C to 420 K. When using sampling from the second circuit of the engine, a large air flow rate can be obtained. For example, if we take the power of a wheel braking turbine of 500 kW, the height of the blade is 50 mm, the full air supply to the turbine impeller and the turbine efficiency is 0.88, then the air consumption per wheel will be 9.53 kg / s. At the same time, the flow rate from one engine is 28.58 kg / s, which is 1.26% of the air flow in the second circuit of the engine. The average brake power of the IL-96-300 aircraft (S.S. Kokonin and others) is 1471 kW, so the power of the brake turbine will be 34% of the brake power. This will prevent overheating of the friction brakes.
Для использования дозвуковой турбинной ступени воздух высокого давления из отборов двигателя или от ВЭУ направляют в эжектор, снижающий давление воздуха перед турбиной, но увеличивающий его расход. Расчеты проведены для звукового эжектора на критическом режиме (Г.Н. Абрамович. Прикладная газовая динамика. М.: Наука, 1969. - 824 с.).To use a subsonic turbine stage, high-pressure air from the engine’s bleeds or from a wind turbine is sent to an ejector, which reduces the air pressure in front of the turbine, but increases its flow rate. The calculations were performed for a sound ejector in a critical mode (G.N. Abramovich. Applied gas dynamics. M: Nauka, 1969. - 824 p.).
Пример 3. Использование воздуха от бортовой ВЭУ.Example 3. The use of air from an onboard wind turbine.
При использовании в качестве источника воздуха ВЭУ ТА-12 (расход воздуха равен 1.6 кг/с, давление 4.9 кгс/см2, температура 250°С, см. Авиадвигателестроение. Энциклопедия. М. 1999. - 300 с.) суммарный расход воздуха после эжектора равен 2.97 кг/с, мощность турбины колеса - 7.2 кВт, а суммарная мощность колес шасси - 86.3 кВт. Температура воздуха за воздушной турбиной равна 118.3°С. При этом принято, что воздух за ТА-12 сразу направляют в эжектор без изменения его температуры. Эквивалентная мощность ТА-12 равна 287 кВт и соответствует расширению воздуха установки в турбине с кпд 0.92. Такое заметное различие расчитанной мощности турбин привода и эквивалентной мощности объясняется низким кпд воздушных турбин колес, принятым 0.45, что связано с парциальным подводом воздуха к колесу турбины.When using a TA-12 wind turbine as an air source (air flow is 1.6 kg / s, pressure 4.9 kgf / cm 2 , temperature 250 ° C, see Aircraft engine. Encyclopedia. M. 1999. - 300 s.) Total air flow after the ejector is 2.97 kg / s, the power of the wheel turbine is 7.2 kW, and the total power of the chassis wheels is 86.3 kW. The air temperature behind the air turbine is 118.3 ° C. It is also accepted that the air behind the TA-12 is immediately sent to the ejector without changing its temperature. The equivalent power of the TA-12 is 287 kW and corresponds to the expansion of the installation air in the turbine with an efficiency of 0.92. Such a noticeable difference between the calculated power of the drive turbines and the equivalent power is explained by the low efficiency of the air turbines of the wheels, adopted 0.45, which is associated with the partial supply of air to the turbine wheel.
Пример 4. Отбор воздуха из-за подпорных ступеней компрессора.Example 4. The selection of air due to retaining stages of the compressor.
Давление воздуха отбора равно примерно 2.5 кгс/см2, а температура - примерно 403 К. В этом случае при мощности турбины колеса 30 кВт и нагреве воздуха отбора до 460 К, расход отбираемого из двигателя воздуха равен 2.32 кг/с, что увеличивает стандартный отбор примерно на 21%. Температура воздуха за турбиной колеса равна 118°С. Если же воздух отбора перед эжектором не нагревать, то расход отбора увеличится до 2.62 кг/с, а температура за турбиной будет равна 80°С.The sampling air pressure is approximately 2.5 kgf / cm 2 , and the temperature is approximately 403 K. In this case, when the wheel turbine has a power of 30 kW and the sampling air is heated to 460 K, the air flow taken from the engine is 2.32 kg / s, which increases standard sampling about 21%. The air temperature behind the wheel turbine is 118 ° C. If the sampling air is not heated before the ejector, then the sampling flow rate will increase to 2.62 kg / s, and the temperature behind the turbine will be 80 ° С.
Пример 5. Отбор воздуха из компрессора высокого давления (КВД).Example 5. The selection of air from the high pressure compressor (HPC).
Степень повышения давления в двигателе ПС-90А составляет 35, а степень повышения давления в отборе за VII ступенью КВД можно оценить в 27.77. При охлаждении воздуха отбора до 600 К расход воздуха, отбираемого из двигателя, при мощности турбины колеса 30 кВт равен 1.26 кг/с. Это составляет около 10% от расхода воздуха для охлаждения сопловых и рабочих лопаток (примерно 12.39 кг/с), отобранного за VII ступенью. Температура воздуха за турбиной привода при этом равна 120.7°С.The degree of pressure increase in the PS-90A engine is 35, and the degree of increase in pressure in the selection behind the VII stage of the HPC can be estimated at 27.77. When cooling the sampling air to 600 K, the flow rate of air drawn from the engine with a wheel turbine power of 30 kW is 1.26 kg / s. This is about 10% of the air flow for cooling nozzle and rotor blades (approximately 12.39 kg / s), selected after the VII stage. The air temperature behind the drive turbine is equal to 120.7 ° C.
Известно устройство для торможения и маневрирования воздушного судна (Стивен Салливан, Патент РФ №2403180), согласно которому в барабане колеса размещен дисковый электродвигатель/генератор, диски которого в тоже время являются дисками фрикционного тормоза.A device for braking and maneuvering an aircraft is known (Stephen Sullivan, RF Patent No. 2403180), according to which a disk electric motor / generator is located in the wheel drum, the disks of which at the same time are friction brake disks.
Недостатком устройства являются утяжеление шасси за счет электродвигателей и самого самолета за счет специальных бортовых аккумуляторов большой мощности в случае накопления рекуперируемой энергии торможения. Создание в малом объеме тормозных дисков эффективных моментов электромагнитных сил, достаточных для перемещения самолета при маневрировании, технически затруднительно и существенно усложняет изготовление, эксплуатацию и ремонт устройства привода колеса.The disadvantage of this device is the weighting of the chassis due to electric motors and the aircraft itself due to special on-board batteries of high power in case of accumulation of regenerated braking energy. The creation of a small volume of brake discs of effective moments of electromagnetic forces sufficient to move the aircraft during maneuvering, technically difficult and significantly complicates the manufacture, operation and repair of the wheel drive device.
Известно устройство колес шасси самолета (Rod F. Soderberg, UK Patenet №2436042 В), в котором внутри барабана колеса специальные обмотки или катушки, или электрически намагничиваемые материалы закреплены или заформованы в детали статора и ротора колеса, исключая тормозные диски, вызывающие появление вращающих сил, действующих на колесо.A device is known for landing gear wheels of an airplane (Rod F. Soderberg, UK Patenet No. 2436042 B), in which inside the drum of the wheel special windings or coils or electrically magnetized materials are fixed or molded into parts of the stator and rotor of the wheel, excluding brake discs that cause the appearance of rotational forces acting on the wheel.
Недостатком устройства являются утяжеление шасси за счет обмоток электродвигателей, расположенных внутри барабана колеса и тяжелые температурные условия, в которых приходится работать этим обмоткам при интенсивном торможении, особенно в режиме отказа от взлета перед самым отрывом самолета от посадочной полосы. В соответствии с данными (С.С. Коконин и др.) при выполнении последовательных посадок, особенно при коротких перелетах, температура тормоза без охлаждения может доходить до 600°С, что потребует высокотемпературных электроизоляционных материалов для обмоток и организации их дополнительного охлаждения. Кроме того, эти изоляционные материалы должны надежно работать в условиях значительных ударных и вибрационных нагрузок. Все это в случае тормозных устройств большой мощности приводит к большим конструкторским, материаловедческим и эксплуатационным проблемам.The disadvantage of this device is the weighting of the landing gear due to the windings of electric motors located inside the wheel drum and the difficult temperature conditions in which these windings have to work during intensive braking, especially in the mode of rejection of take-off just before the airplane leaves the runway. In accordance with the data (S.S. Kokonin et al.) When performing successive landings, especially during short flights, the temperature of the brake without cooling can reach 600 ° C, which will require high-temperature electrical insulation materials for the windings and the organization of their additional cooling. In addition, these insulating materials must work reliably under conditions of significant shock and vibration loads. All this in the case of braking devices of high power leads to great design, material science and operational problems.
Известно устройство колеса транспортного средства (Парфенов В.Н., Максимов В.А., Ямковенко Д.П., Клинков В.П., Николаев В.А. Патент РФ №2222473), в котором с целью улучшения охлаждения многодисковый тормоз размещен в сообщенной с атмосферой камере охлаждения, в дополнении к которой сформирован кольцевой ресивер, вход в который сообщен с нагнетателем воздуха, а выход через расходные отверстия сообщен с камерой охлаждения и полостью между блоком тормозных цилиндров и кольцевой перегородкой.A device of a vehicle wheel is known (Parfenov V.N., Maksimov V.A., Yamkovenko D.P., Klinkov V.P., Nikolaev V.A. Patent of the Russian Federation No. 2222473), in which, in order to improve cooling, a multi-disc brake is placed in a cooling chamber in communication with the atmosphere, in addition to which an annular receiver is formed, the entrance to which is connected to the air blower, and the outlet through the supply openings is communicated with the cooling chamber and the cavity between the brake cylinder block and the annular partition.
Недостатком предложенного устройства является охлаждение пакета дисков тормоза за счет продувки охлаждающим воздухом только цилиндрических и хвостовых частей дисков пакета и не использование щелей между подвижными и неподвижными дисками в расторможенном состоянии тормоза в виду их малости. Это снижает интенсивность охлаждения фрикционного тормоза.The disadvantage of the proposed device is the cooling of the package of the brake discs by blowing cooling air only the cylindrical and tail parts of the disc packs and not using the slots between the movable and stationary discs in the unbraked state of the brake due to their smallness. This reduces the cooling rate of the friction brake.
Известно тормозное устройство колеса транспортного средства (Клод Анкур, Ивон Анкур, Патент РФ №2126503), в котором для охлаждения дисков-роторов они выполнены с внутренними каналами для прохождения воздуха, поступающего через внутреннее отверстие в дисках вдоль оси колеса. Для улучшения поступления воздуха осевой щелевой канал выходит в закрепленный на неподвижной части колеса кожух, открытая часть которого направлена на встречу набегающему потоку возуха при движении траспортного средства. Это устройство предложено использовать также для раскрутки колес самолета перед посадкой в предположении, что диски-роторы будут действовать как центробежные воздушные турбины.A brake device of a vehicle wheel is known (Claude Ankur, Yvon Ankur, RF Patent No. 2126503), in which for cooling the rotor disks they are made with internal channels for the passage of air entering through the internal hole in the disks along the axis of the wheel. To improve air intake, the axial slotted channel enters a casing fixed on the fixed part of the wheel, the open part of which is aimed at meeting the incoming air flow when the vehicle is moving. It has also been suggested that this device be used to spin the wheels of an airplane before landing on the assumption that the rotor disks will act as centrifugal air turbines.
Недостатком такого устройства является отсутствие достаточного пространства между переферией дисков-роторов и ободной частью колес, которое бы обеспечивало свободный выход воздуха из рабочих колес, а значит, и его расход и мощность турбины. Кроме того, при расторможенном состоянии колеса между дисками-статорами и дисками-роторами имеются зазоры, через которые будет проходить воздух помимо каналов в дисках-роторах. Это существенно снизит возможность раскрутки тяжелого колеса самолета за счет работы дисков-роторов в качестве центробежных воздушных турбин. Недостатком такого тормозного устройства для охлаждения дисков является неэффективность охлаждения при отсутствии достаточной скорости движения транспортного средства.The disadvantage of this device is the lack of sufficient space between the periphery of the rotor discs and the rim of the wheels, which would provide free air exit from the impellers, and hence its flow rate and turbine power. In addition, when the wheels are in a brake condition, there are gaps between the stator disks and the rotor disks, through which air will pass in addition to the channels in the rotor disks. This will significantly reduce the possibility of spinning the heavy wheel of the aircraft due to the work of rotor disks as centrifugal air turbines. The disadvantage of such a brake device for cooling discs is the inefficiency of cooling in the absence of a sufficient vehicle speed.
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является создание мощного привода колес шасси самолета, позволяющего осуществлять раскрутку колес перед посадкой, частичное торможение колес после посадки, осуществление аэродромного маневрирования и торможения, включая движение задним ходом и развороты с малыми радиусами. Дополнительной задачей является обеспечения возможности автономного наземного маневрирования самолета до запуска его основных двигателей. Предлагаемое изобретение направлено также на решение задачи снижения износа пневматиков, устранения «резинового наката» на взлетно-посадочных плосах аэродромов и обспечение интенсивного охлаждения энергоемких тормозов для снижения времени их остывания.The problem to which the invention is directed, is to create a powerful wheel drive of the landing gear of the aircraft, allowing the wheels to spin before landing, partial braking of the wheels after landing, the implementation of airfield maneuvering and braking, including reversing and turning with small radii. An additional objective is to enable autonomous ground-based maneuvering of the aircraft before launching its main engines. The present invention is also aimed at solving the problem of reducing the wear of pneumatics, eliminating the "rubber roll" on the runways of aerodromes and providing intensive cooling of energy-intensive brakes to reduce their cooling time.
Техническим результатом, достигаемым в заявленном изобретении, является возможность осуществления привода колес шасси с изменением направления вращения с мощностью, достаточной не только для предпосадочной раскрутки колес, но и штатного, и экстренного торможения и аэродромного маневрирования, включая развороты малого радиуса, в том числе при не работающих основных двигателях. Техническим результатом является также увеличение срока службы фрикционных тормозов и пневматиков, повышение надежности эксплуатации резиновых пневматиков, уменьшение их износа и устранение «резинового наката» на взлетно-посадочных полосах аэродромов. В результате принудительного охлаждения тормозов снимаются ограничения на интенсивное выполнение самолетом рейсов небольшой протяженности, связанные с необходимостью остывания тормозов до допустимой температуры.The technical result achieved in the claimed invention is the ability to drive the wheels of the chassis with a change in the direction of rotation with a power sufficient not only for pre-landing spinning of the wheels, but also for regular braking and emergency braking and airfield maneuvering, including small radius turns, including when not operating main engines. The technical result is also an increase in the service life of friction brakes and pneumatics, an increase in the reliability of operation of rubber pneumatics, a decrease in their wear and the elimination of "rubber roll" on the runways of airfields. As a result of the forced cooling of the brakes, the restrictions on the intensive flight of short-haul flights connected with the need to cool the brakes to an acceptable temperature are removed.
Получение технического результата изобретения осуществляется за счет того, что параллельно амортизационной стойке шасси на ней закреплен раздвижной телескопический трубопровод подачи воздуха к колесам шасси, неподвижная часть которого прикреплена скобой к амортизатору, а его выдвижной патрубок, уплотненный по воздуху относительно неподвижной части, прикреплен скобой к штоку амортизатора, Телескопический трубопровод с одной стороны подключен к источнику сжатого воздуха на борту самолета, а с другой стороны - к раздающему воздушному коллектору колес шасси. К раздающему воздушному коллектору двумя на каждое колесо отводными патрубками, на которых установлены управляющие клапаны, подсоединены не сообщающиеся по воздуху колесные кольцевые раздающие коллекторы, каждый из которых секторными воздуховодами подключен к своей радиальной или осевой воздушной турбине привода колеса, при этом турбины имеют противоположные направления вращения.The technical result of the invention is obtained due to the fact that in parallel with the suspension strut of the chassis there is fixed a telescopic sliding air supply pipe to the wheels of the chassis, the fixed part of which is attached with a bracket to the shock absorber, and its extendable pipe, sealed by air relative to the fixed part, is attached with a bracket to the rod shock absorber, the telescopic pipe is connected on one side to a source of compressed air on board the aircraft, and on the other hand, to a distribution air ollektoru landing gear wheels. To the distributing air manifold with two branch pipes on each wheel on which control valves are installed, non-communicating wheel annular distributing manifolds are connected, each of which is connected to its radial or axial air turbine of the wheel drive by sector ducts, while the turbines have opposite directions of rotation .
Между статором колеса и первым тормозным диском-статором установлен кольцевой теплозащитный экран, патрубками, равномерно расположенными по ширине сектора подвода воздуха и установленными в статоре и теплозащитном экране, полость между теплозащитным экраном и первым диском-статором соединена секторными воздуховодами с воздушным коллектором системы охлаждения тормоза. При этом колесные кольцевые раздающие коллекторы, воздушный коллектор системы охлаждения, секторные воздуховоды и тормозные цилиндры выполнены в виде монолитного блока, установленного на статоре каждого колеса.An annular heat shield is installed between the wheel stator and the first brake disk-stator, with nozzles equally spaced across the width of the air supply sector and installed in the stator and the heat shield, the cavity between the heat shield and the first stator disk is connected by sector air ducts to the air manifold of the brake cooling system. At the same time, wheel annular distributing collectors, an air collector of the cooling system, sector air ducts and brake cylinders are made in the form of a monolithic block mounted on the stator of each wheel.
В дисковой части обода колеса напротив последнего диска-статора расположены равномерно по окружности отверстия.In the disk part of the rim, the wheels opposite the last stator disk are evenly spaced around the circumference of the hole.
Секторные воздуховоды колесного кольцевого раздающего коллектора осевой турбины подключены к своему набору равномерно расположенных по окружности подпружиненных секторов подачи воздуха, постоянно прижатых к первому тормозному диску-статору. Подпружиненные секторы плотно входят в соответствующие секторные воздуховоды с возможностью их перемещения параллельно оси колеса совместно с диском-статором. Напротив секторов подачи воздуха в примыкающем к ним и последующих дисках-статорах тормоза, за исключением последнего, выполнены секторы сквозных каналов так, что диски-статоры представляют собой сопловые аппараты осевой турбины с парциальным подводом воздуха к рабочим колесам.The sector ducts of the axial turbine wheel annular distributing manifold are connected to their set of spring-loaded air supply sectors uniformly spaced around the circumference, constantly pressed against the first brake disc-stator. The spring-loaded sectors fit tightly into the corresponding sector air ducts with the possibility of their movement parallel to the axis of the wheel together with the stator disk. Opposite the air supply sectors in the adjacent brake disks and stator disks, with the exception of the latter, sectors of the through channels are made so that the stator disks are nozzle devices of an axial turbine with partial air supply to the impellers.
В последнем диске-статоре тормоза выполнены сквозные каналы так, что последний диск-статор представляет собой выходной спрямляющий аппарат с лопатками парциального отвода воздуха от последнего рабочего колеса осевой турбины. При этом угловая ширина лопаточных секторов дисков-статоров выполнена увеличивающейся от диска к диску по направлению движения воздуха. В дисках-роторах тормоза колеса выполнены равномерно расположенные по окружности сквозные каналы так, что диски-роторы представляют собой рабочие колеса осевой турбины с лопатками, расположенными напротив соответствующих сопловых лопаток дисков-статоров.In the last brake disk-stator, through channels are made so that the last disk-stator is an output straightening device with blades of partial air exhaust from the last impeller of the axial turbine. Moreover, the angular width of the blade sectors of the stator disks is made to increase from disk to disk in the direction of air movement. In the rotor discs of the wheel brake, the through channels are evenly spaced around the circumference so that the rotor discs are the impellers of an axial turbine with blades located opposite the respective nozzle blades of the disc-stators.
Равномерно расположеные по окружности отверстия в дисковой части обода колеса размещены напротив лопаточных каналов последнего диска-статора.Evenly located around the circumference of the hole in the disk part of the rim of the wheel is located opposite the scapular channels of the last disk-stator.
В другом варианте устройства секторные воздуховоды колесного кольцевого раздающего коллектора радиальной турбины подключены к своему набору равномерно расположенных по окружности своего диаметра секторов радиальных сопловых аппаратов, напротив которых с радиальным зазором на внутреннем ободе колеса установлено рабочее колесо одноступенчатой, или многоступенчатой со ступенями скорости радиальной воздушной турбины. Сопловые аппараты радиальной воздушной турбины, а в случае использования многоступенчатой со ступенями скорости радиальной воздушной турбины, и неподвижные колеса направляющих лопаток, закреплены на монолитном блоке, установленном на статоре каждого колеса.In another embodiment of the device, the sector ducts of the wheel annular distributing manifold of the radial turbine are connected to their set of sectors of radial nozzle units evenly spaced around the circumference of their diameter, opposite which there is a single-stage or multi-stage impeller of a radial air turbine with a radial clearance on the inner rim of the wheel. The nozzle devices of a radial air turbine, and in the case of using a multistage radial air turbine with speed steps, and the fixed wheels of the guide vanes, are mounted on a monolithic block mounted on the stator of each wheel.
В упорном торце корпуса тормоза, прилегающем к последнему диску-статора, имеются радиальные торцевые канавки, образующие с поверхностью диска-статора систему радиальных каналов охлаждения, сообщающихся со шлицевыми пазами корпуса тормоза. Между дисками-роторами установлены цилиндрические кольца так, что внешняя цилиндрическая часть дисков-роторов входит внутрь колец с небольшим зазором. На внешней цилиндрической поверхности колец установлены пружинные секторы, размещающиеся в шлицевых пазах барабанной части обода колеса и упирающиеся в хвостовики дисков-роторов, причем на боковых торцах колец имеются системы равномерно расположенных по окружности одинаковых вырезов.In the abutting end of the brake housing adjacent to the last stator disk, there are radial end grooves forming a system of radial cooling channels communicating with the spline grooves of the brake body with the surface of the stator disk. Cylindrical rings are installed between the rotor disks so that the outer cylindrical part of the rotor disks enters the rings with a small gap. On the outer cylindrical surface of the rings, spring sectors are installed, which are located in the spline grooves of the drum part of the wheel rim and abut against the shanks of the rotor discs, and at the side ends of the rings there are systems of equal cutouts evenly spaced around the circumference.
Между дисками-статорами установлены цилиндрические кольца так, что они входят во внутреннюю цилиндрическую часть дисков-статоров с небольшим зазором, на внутренней цилиндрической поверхности колец установлены пружинные секторы, размещающиеся в шлицевых пазах корпуса тормоза и упирающиеся в хвостовики дисков-статоров, а на боковых торцах колец имеются системы регулярных равномерно расположенных по окружности вырезов.Between the stator disks, cylindrical rings are installed so that they enter the inner cylindrical part of the stator disks with a small gap, spring sectors are installed on the inner cylindrical surface of the rings, which are located in the spline grooves of the brake housing and abut against the shafts of the stator disks, and on the side ends rings there are systems of regular cutouts evenly spaced around the circumference.
Преимуществом предлагаемого изобретения является значительное увеличение мощности торможения колес шасси при стандартном и экстренном торможении, снижение опасности перегрева тормозов, надежное автономное перемещение самолета по аэродрому, включая движение задним ходом и осуществление разворотов с малым радиусом, в том числе при неработающих основных двигателях самолета. Преимуществом является также надежная раскрутка всех колес шасси до окружной скорости обода пневматиков, минимально отклоняющейся от посадочной скорости самолета.The advantage of the present invention is a significant increase in the braking power of the chassis wheels during standard and emergency braking, reducing the risk of overheating of the brakes, reliable autonomous movement of the aircraft along the airfield, including reversing and making small-radius turns, including when the main engines of the aircraft are idle. The advantage is also the reliable promotion of all the wheels of the chassis to the peripheral speed of the rim of the pneumatics, which deviates minimally from the landing speed of the aircraft.
Предлагаемое устройство поясняется чертежами, где на фиг.7 и фиг.8 представлен общий вид шасси с подводом воздуха к осевым турбинам привода колеса, причем на фиг.8 показан вид по стрелке «А» фиг.7. На фиг.9 показан тот же вид, что и на фиг.8, но для варианта радиальных турбин привода колеса. На фиг.10 показан вариант устройства с подводом воздуха к осевым турбинам колеса с видом на статор колеса. На фиг.11 представлено устройство осевой турбины колеса в положении продувки дисков охлаждающим воздухом, на фиг.12 представлена схема варианта устройства с радиальной одноступенчатой турбиной с видом на статор колеса, а на фиг.13 - вариант схемы фиг.12 с двухступенчатыми радиальными турбинами с двумя ступенями скорости. На фиг.14 представлено устройство с осевой и радиальной турбинами колеса.The proposed device is illustrated by drawings, where in Fig.7 and Fig.8 shows a General view of the chassis with air supply to the axial turbines of the wheel drive, and Fig.8 shows a view along arrow "A" of Fig.7. Fig. 9 shows the same view as in Fig. 8, but for a variant of the radial wheel drive turbines. Figure 10 shows a variant of the device with the air supply to the axial turbines of the wheel with a view of the wheel stator. Fig. 11 shows a device of an axial wheel turbine in a position for blowing disks with cooling air, Fig. 12 shows a diagram of an embodiment of a device with a radial single-stage turbine with a view of the wheel stator, and Fig. 13 shows a variant of a diagram of Fig. 12 with two-stage radial turbines with two steps of speed. On Fig presents a device with axial and radial turbines of the wheel.
На фиг.15 представлено устройство осевой турбины в процессе турбинного привода колес при отсутствии фрикционного торможения, а на фиг.16 представлено устройство осевой турбины в процессе фрикционного и турбинного торможения.On Fig presents the device of the axial turbine in the process of turbine wheel drive in the absence of frictional braking, and Fig.16 shows the device of the axial turbine in the process of friction and turbine braking.
На фиг.7 показана схема шасси самолета с подводом воздуха к турбинам колес. Параллельно амортизационной стойке шасси с амортизатором 63 и штоком 64 амортизатора установлен раздвижной телескопический трубопровод 65 подачи воздуха к колесам 12 шасси, который подключен к источнику сжатого воздуха (на фиг.7 не показано). Неподвижная относительно амортизатора 63 часть телескопического трубопровода 65 крепится к амортизатору 63 скобой 66, а выдвижной патрубок телескопического трубопровода 65, уплотненный по воздуху относительно своей неподвижной части, крепится к штоку 64 амортизатора скобой 67. На штоке 64 амортизатора крепежной скобой 68 закреплено коромысло 69 тележки, на котором расположены оси 70 колес и колеса 12. Между крепежной скобой 68 и коромыслом 69 установлены демпферы 71 коромысла 69.Figure 7 shows a diagram of the landing gear of the aircraft with air supply to the wheel turbines. Parallel to the suspension strut of the chassis with the shock absorber 63 and the
Нижняя часть выдвижного патрубка телескопического трубопровода 65 подсоединена к воздушному коллектору 7 шасси посредством патрубка 72 (фиг.8 и 9). На статоре 73 колеса 12 установлены воздушные коллекторы 74, не выступающие за обод 75 колеса 12, которые патрубками 8, с управляющими клапанами 9 подключены к воздушному коллектору 7 шасси. Патрубком 76 с управляющим клапаном 79 воздушный коллектор 7 шасси подключен к соплу эжектора 77, вход которого по эжектируемой среде патрубком 78 подключен к воздушному коллектору (на фиг.7 не показана) системы охлаждения тормоза.The lower part of the telescopic
На фиг.8 дан вид по стрелке «А» фиг.7 для варианта осевых турбин колес шасси.On Fig is given a view along arrow "A" of Fig. 7 for a variant of the axial turbines of the chassis wheels.
На фиг.9 дан вид по стрелке «А» фиг.7 для варианта радиальных турбин колес шасси, где показаны патрубок 72 и рабочие колеса 80 и 81 радиальных турбин колеса 12 противоположных направлений вращения, смонтированные на ободе 75 колеса 12.Figure 9 is a view along arrow "A" of Figure 7 for a variant of the radial turbines of the wheels of the chassis, where the
На фиг.10 показана схема подвода воздуха к осевым турбинам колеса. Патрубки 8 подачи воздуха входят в соответствующие воздушные коллекторы 74. Коллекторы 74 секторными воздуховодами 82 соединены с секторами 83 подачи воздуха в сопловые аппараты осевых турбин. Сектора 83 подачи воздуха плотно входят в соответствующие секторные воздуховоды 82 с возможностью их перемещения параллельно оси колеса при утапливании в воздуховоды 82 и выдвижения из них. Секторные воздуховоды 82 с секторами 83 подачи воздуха в сопловые аппараты турбин размещены между тормозными цилиндрами 84 равномерно по окружности.Figure 10 shows a diagram of the air supply to the axial turbines of the wheel. The
Подвижные сектора 83 подачи воздуха в сопловой аппарат прижимаются пружинами (не показано) к тормозному диску-статору 85 тормоза колеса. В диске-статоре 85, примыкающем к секторам 83 и последующих дисках-статорах 85 тормоза, выполнены, равномерно расположенные по окружности, секторы лопаточных каналов, так что в меридиональном сечении диск-статор представляет собой сопловой аппарат с двухярусной лопаткой 86 парциального подвода воздуха к рабочему колесу.The
Тормозные диски-роторы 87 своими хвостовиками 88 заведены в шлицевые пазы 89 в барабанной части обода 75 колеса. Между дисками-роторами 87 установлены цилиндрические кольца 90 так, что внешняя цилиндрическая часть дисков-роторов 87 входит внутрь кольца 90 с небольшим зазором. На внешней цилиндрической поверхности колец 90 установлены пружинные секторы 91, размещающиеся в шлицевых пазах 89 и упирающиеся в хвостовики 88 дисков-роторов 87. На боковых торцах колец 90 имеются системы равномерно расположенных по окружности вырезов (Вид А).Brake discs-
В дисках-роторах 87 тормоза колеса напротив сопловых лопаток 86 диска-статора 85 выполнены расположенные по всей окружности лопаточные каналы так, что в меридиональном сечении диск-ротор представляет собой рабочее колесо турбины с двухярусной лопаткой 92, причем ярусы лопатки обеспечивают вращение диска в разные стороны. Угловая ширина лопаточных секторов дисков-статоров 85 выполнена увеличивающейся по направлению движения воздуха, обеспечивая увеличение проходного сечения проточной части осевой турбины, рабочими колесами которой являются диски-роторы 87, а сопловыми диафрагмами являются диски-статоры 85.In the
Между статором 73 колеса и первым тормозным диском-статором 85 установлен кольцевой теплозащитный экран 93. Патрубками 94, равномерно расположенными по ширине сектора подвода воздуха и установленными в статоре 73 и теплозащитном экране 93, полость между теплозащитным экраном 93 и первым диском-статором 85 соединена секторными воздуховодами 95 с воздушным коллектором 96 системы охлаждения тормоза. Воздушные коллекторы 74 и 96, секторные воздуховоды 82 с установленными в них секторами 83, секторные воздуховоды 95 и тормозные цилиндры 84 выполнены в виде монолитного блока, установленного на статоре 73 каждого колеса.An
На фиг.11 представлено сечение колеса по тормозному пакету дисков, поясняющее предлагаемое устройство. Тормозные диски-статоры 85 своими хвостовиками 97 заведены в шлицевые пазы 98 в корпусе 99 тормоза. Между дисками-статорами 85 установлены кольца 100 так, что они входят во внутреннюю цилиндрическую часть дисков-статоров 85 с небольшим зазором. На внутренней цилиндрической поверхности колец 100 установлены пружинные секторы 101, размещающиеся в шлицевых пазах 98 и упирающиеся в хвостовики 97 дисков-статоров 85.Figure 11 presents the cross-section of the wheel on the brake package of disks, explaining the proposed device. The brake discs-
На боковых торцах колец 100 имеются системы равномерно расположенных по окружности вырезов 102. В дисковой части 103 обода колеса напротив лопаточных сегментов последнего диска-статора 85 расположены равномерно по окружности отверстия 104. В упорном торце корпуса 99 тормоза, к которому примыкает последний диск-статор 85, имеется система радиальных торцевых канавок 105, образующих с поверхностью диска-статора 85 систему радиальных каналов охлаждения, которыми полость за пакетом тормозных дисков сообщается со шлицевыми пазами 98. В то же время, полость за пакетом тормозных дисков сообщается с полостью шлицевых пазов 89, в которых размещены хвостовики 88 дисков-роторов 87.On the lateral ends of the
На фиг.12 показана схема подвода воздуха к радиальным турбинам колеса. Патрубки 8 подачи воздуха входят в соответствующие воздушные коллекторы 74, которые секторными воздуховодами 82 соединены с секторами сопловых решеток 86 радиальных турбин.On Fig shows a diagram of the air supply to the radial turbines of the wheel. The
Рабочие лопатки 92 радиальных воздушных турбин, расположенные между дисками 106 и 107, 107 и 108, выполнены в виде единого рабочего колеса с двумя потоками, которое монтируется на ободе 75 колеса шасси. При этом лопатки рабочего колеса, расположенные между дисками 106 и 107, обеспечивают одно направление вращения, а лопатки между дисками 107 и 108 обеспечивают вращение в противоположную сторону. Между статором 73 и первым тормозным диском-статором 85 установлен кольцевой теплозащитный экран 93. Патрубками 94, равномерно расположенными по ширине сектора подвода воздуха и установленными в статоре 73 и теплозащитном экране 93, полость между теплозащитным экраном 93 и первым диском-статором 85 соединена секторными воздуховодами 95 с воздушным коллектором 96 системы охлаждения тормоза. Секторные воздуховоды 82 и 95 подачи воздуха равномерно расположены по окружности и находятся между тормозными цилиндрами 84. Воздушные коллекторы 74 и 96, секторные воздуховоды 82 с сопловыми лопатками 86, секторные воздуховоды 95 и тормозные цилиндры 84 выполнены в виде монолитного блока, установленного на статоре 73 каждого колеса.The
На фиг.13 представлена схема подвода воздуха к радиальным турбинам колеса со ступенями скорости. Здесь рабочие лопатки 92 радиальных турбин с двумя ступенями скорости установлены на диске 108, смонтированном на ободе 75 колеса. На невращающемся диске 109 смонтированы направляющие лопатки 110 ступеней скорости. Между первым тормозным диском-статором 85 и статором 73 установлен кольцевой теплозащитный экран 93. Патрубками 94, равномерно расположенными по ширине сектора подвода воздуха и установленными в статоре 73 и теплозащитном экране 93, полость между теплозащитным экраном 93 и первым диском-статором 85 соединена секторными воздуховодами 95 с воздушным коллектором 96 системы охлаждения тормоза. Секторные воздуховоды 82 и 95 подачи воздуха равномерно расположены по окружности и находятся между тормозными цилиндрами 84. Воздушные коллекторы 74 и 96, секторные воздуховоды 82 с сопловыми лопатками 86, секторные воздуховоды 95, и тормозные цилиндры 84 выполнены в виде монолитного блока, установленного на статоре 73 каждого колеса. Невращающийся диск 109 с направляющими лопатками 110 смонтирован на этом монолитном блоке.On Fig presents a diagram of the air supply to the radial turbines of the wheel with speed steps. Here, the working
На фиг.14 представлена схема подвода воздуха к радиальной одноступенчатой турбине колеса и осевой турбине колеса, которые имеют противоположные направления вращения. Верхний воздушный коллектор 74 своими секторными воздуховодами 82 соединен с сопловыми аппаратами 86 радиальной одноступенчатой турбины, а нижний воздушный коллектор 74 своими секторными воздуховодами 82 с секторами 83 соединен с сопловыми аппаратами осевой турбины. Сопловые аппараты 86 установлены с зазором перед рабочим колесом радиальной тубины с лопатками 92. Лопатки 92 установлены между дисками 106 и 108, а диск 108 закреплен на ободе 75 колеса шасси. В отличие от фиг.12 здесь сопловые и рабочие лопатки не разделены промежуточной стенкой на два потока и рабочее колесо радиальной турбины имеет только одно направленние вращения.On Fig presents a diagram of the air supply to the radial single-stage turbine of the wheel and the axial turbine of the wheel, which have opposite directions of rotation. The
Секторы 83 примыкают к первому диску статору 85 тормоза колеса, в котором, как и во всех остальных, выполнены равномерно расположенные по окружности секторы лопаточных каналов соплового аппарата осевой турбины колеса. В отличие от фиг.10 здесь сопловые и рабочие лопатки обычные, а не двухярусные, и осевая турбина имеет только одно направление вращения, противоположное направлению вращения радиальной турбины.
В процессе движения самолета предложенное устройство работает в следующих режимах:During the movement of the aircraft, the proposed device operates in the following modes:
1. Раскрутка колес самолета перед приземлением, при этом запускается турбина для вращения колес по направлению движения.1. Spin the wheels of the aircraft before landing, while starting a turbine to rotate the wheels in the direction of travel.
2. Режим турбинного торможения совместно с фрикционным торможением.2. Turbine braking mode together with frictional braking.
3. Режим турбинного торможения без работы фрикционного тормоза, режим привода колеса при движении вперед или задним ходом.3. Turbine braking mode without friction brake, wheel drive mode when moving forward or backward.
4. Режим охлаждения тормоза при отсутствии привода колеса и фрикционного торможения.4. Brake cooling mode in the absence of a wheel drive and frictional braking.
Описанное устройство с осевой турбиной, рабочими колесами которой являются диски-роторы, а сопловыми диафрагмами являются диски-статоры, работает следующим образом.The described device with an axial turbine, the impellers of which are rotor disks, and the stator disks are nozzle diaphragms, works as follows.
В режимах 1 и 3 воздух высокого давления от бортового (или наземного) источника подается в телескопический трубопровод 65 шасси. При работе амортизатора 63 шасси, когда в процессе движения самолета шток 64 амортизатора перемещается, вместе с ним перемещается и выдвижной патрубок телескопического трубопровода 65. Из телескопического трубопровода 65 воздух через патрубок 72 поступает в воздушный коллектор 7 шасси. По управляющему сигналу открывается клапан 9 соответствующего направления вращения колеса и воздух из воздушного коллектора 7 через патрубок 8 поступает в воздушный коллектор 74. При работе устройства, изображенного на фиг.10 и 14, подается также управляющий сигнал на тормозные цилиндры 84, в результате чего они сжимают пакет тормозных дисков 85 и 87 так, что между дисками-статорами 85 и дисками-роторами 87 устанавливаются минимальные зазоры, как это показано на фиг.10, 14 и 15. Подпружиненные подвижные сектора 83 подачи воздуха в сопловой аппарат прижимаются к тормозному диску-статору 85 тормоза колеса так, что перетечек воздуха между ними практически не происходит. В этом случае внешняя цилиндрическая часть дисков-роторов 87 входит внутрь колец 90 с небольшим зазором так, что система расположенных по окружности вырезов находится над цилиндрической частью дисков-роторов 87. Кольца 100 входят во внутреннюю цилиндрическую часть дисков-статоров 85 с небольшим зазором так, что система расположенных по окружности вырезов 102 находится внутри цилиндрической части дисков-статоров 85. Тем самым перекрывается свободное движение воздуха высокого давления между тормозными дисками.In modes 1 and 3, high-pressure air from an onboard (or ground) source is supplied to the
Из воздушного коллектора 74 воздух по секторным воздуховодам 82 поступает через секторы 83 в сопловые секторы первого тормозного диска-статора 85 и затем на рабочие лопатки диска-ротора 87. Далее процесс движения воздуха происходит как в обычной турбине. После выхода из последнего по ходу движения воздуха диска-ротора 87, воздух проходит выходной направляющий аппарат в последнем диске-статоре 85 и поступает в пространство между пакетом тормозных дисков и дисковой частью 103 обода колеса. Давление в этой полости несколько превышает атмосферное, что обеспечивает движение охлажденного при расширении в турбине воздуха через шлицевые пазы 89 в барабанной части обода 75 колеса и через радиальные каналы 105 и шлицевые пазы 98 в корпусе 99 тормоза. Это приводит к охлаждению хвостовых частей тормозных дисков. Воздух, нагретый в процессе движения по шлицевым пазам 98, не контактирует со статором 73 колеса, так как натекает на кольцевой теплозащитный экран 93, вдоль него проходит в радиальном направлении к ободу диска и попадает в атмосферу.From the
Для устройства, изображенного на фиг.14, при фрикционном торможении или движении задним ходом воздух подается в осевую тормозную (заднего хода) турбину. Для случая осевой турбины с двухярусными лопатками воздух подается во внешний ярус осевой турбины. В этом случае при движении вперед или раскрутке колес перед приземлением воздух подается во внутренний ярус лопаток осевой турбины, а для устройства на фиг.14 воздух в этом случае подается в радиальную турбину.For the device depicted in Fig. 14, during frictional braking or reversing, air is supplied to the axial brake (reverse) turbine. For the case of an axial turbine with two-tier blades, air is supplied to the outer tier of the axial turbine. In this case, when moving forward or spinning the wheels before landing, air is supplied to the inner tier of the blades of the axial turbine, and for the device in Fig. 14, air is then supplied to the radial turbine.
В режиме 2 турбинного торможения совместно с фрикционным торможением подается управляющий сигнал на клапан 9 и воздух из воздушного коллектора 7 через патрубок 8 поступает в воздушный коллектор 74 верхнего яруса лопаток. При этом подается также управляющий сигнал на тормозные цилиндры 84, в результате чего они сжимают пакет тормозных дисков 85 и 87, создавая момент торможения за счет сил трения, как это показано на фиг.16. В этом случае внешняя цилиндрическая часть дисков-роторов 87 входит полностью внутрь колец 90, а кольца 100 входят во внутреннюю цилиндрическую часть дисков-статоров 85. При этом пружинные секторы 91 и 101 сжимаются максимально. Поступающий в верхний ярус лопаток воздух создает вращающий момент торможения колеса, который суммируется с фрикционным моментом. Охлажденный при расширении в турбине воздух проходит через шлицевые пазы 89 в барабанной части обода 75 колеса и через радиальные каналы 105 и шлицевые пазы 98 в корпусе 99 тормоза, охлаждая хвостовые части тормозных дисков.In
Режим 4 охлаждения тормоза при отсутствии привода колеса и фрикционного торможения осуществляется при работе эжектора, который прокачивает охлаждающий воздух через дисковый тормоз. При подаче управляющего сигнала на управляющий клапан 79 он открывается и сжатый воздух из воздушного коллектора 7 шасси подается в патрубок 76 и по нему в сопло эжектора 77. Положение дисков тормоза при этом показано на фиг.11 и соответствует максимальным осевым зазорам между дисками-статорами 85 и дисками-роторами 87. Эжектор 77 создает разрежение, в результате которого воздух из полости тормоза между первым диском-статором 85 и теплозащитным экраном 93 через систему патрубков 94 по секторным воздуховодам 95 поступает в воздушный коллектор 96 системы охлаждения тормоза. Из воздушного коллектора 96 по патрубку 78 воздух поступает на вход в эжектор 77 и из него выбрасывается в атмосферу. В результате тормозные диски продуваются атмосферным воздухом, который в полетных условиях может иметь очень низкую температуру. При неработающих основных двигателях охлаждение тормозов самолета может осуществляться на стоянке за счет работы ВЭУ.Brake cooling mode 4 in the absence of a wheel drive and frictional braking is carried out during the operation of the ejector, which pumps cooling air through the disk brake. When a control signal is supplied to control
Пример 6. Параметры осевой турбины колеса.Example 6. Parameters of an axial wheel turbine.
Для тормоза самолета Ил-96Т/М можно принять: наружный диаметр тормозных дисков - 464 мм, внутренний диаметр - 305 мм (С.С.Коконин и др.), высота лопатки верхнего яруса - 10 мм, высота лопатки нижнего яруса - 10 мм, толщина кольца между лопатками - 5 мм. Мощность сил трения между диском-статором и диском-ротором можно представить как:For the brake of an IL-96T / M aircraft, you can take: the outer diameter of the brake discs is 464 mm, the inner diameter is 305 mm (S.S. Kokonin and others), the height of the upper tier blade is 10 mm, the height of the lower tier blade is 10 mm , the thickness of the ring between the blades is 5 mm. The power of the friction forces between the stator disk and the rotor disk can be represented as:
где Ff - сила трения между дисками, U(r) - окружная скорость диска-ротора на радиусе r, а r1 и r2 внутренний и внешний радиусы дисков. Так же расчитывается и потеря мощности трения, вызванная отсутствием трения на кольце, занимаемом лопатками турбины. Относительное уменьшение мощности фрикционного тормоза можно оценить в 35%. Примем, что степень понижения давления в турбине колеса равна 7. Для получения допустимой температуры за турбиной, равной 120°С, температура воздуха перед турбиной колеса при кпд турбины 0.6 должна быть равна 528.3 К (~255°С). При подготовке воздуха для турбин шасси по схеме фиг.2 с помощью турбокомпрессора, на вход которого подается воздух из вентиляторного контура, это означает необходимость охлаждения воздуха перед турбиной турбокомпрессора на 175°С. При этом располагаемый теплоперепад в турбине равен 137.3 кДж/кг.where F f is the friction force between the disks, U (r) is the peripheral speed of the rotor disk at a radius r, and r 1 and r 2 are the inner and outer radii of the disks. The friction power loss caused by the absence of friction on the ring occupied by the turbine blades is also calculated. The relative decrease in friction brake power can be estimated at 35%. Let us assume that the degree of pressure reduction in the wheel turbine is 7. To obtain an acceptable temperature behind the turbine equal to 120 ° C, the air temperature in front of the wheel turbine at the turbine efficiency of 0.6 should be 528.3 K (~ 255 ° C). When preparing air for the chassis turbines according to the scheme of Fig. 2 using a turbocompressor, the air inlet of which is supplied from the fan circuit, this means that air must be cooled in front of the turbine turbine by 175 ° С. At the same time, the available heat drop in the turbine is 137.3 kJ / kg.
Для указанных размеров и параметров мощность турбины верхнего контура при умеренных осевых скоростях потока за турбиной (300 м/с) можно оценить примерно в 550 кВт, что составляет 37% от фрикционной мощности тормоза, т.е. суммарная мощность тормоза фактически не изменится. Если же в дисках тормоза сделать одноярусную лопатку высотой 25 мм, то уже можно будет получить мощность турбины около 1400 кВт, а суммарная мощность торможения (с учетом падения фрикционной мощности) будет примерно равна 2356 кВт. Эта больше исходной мощности на 60%. Расход воздуха на турбиной составит около 10.05 кг/с. При этом из второго контура двигателя отбирается на три колеса шасси расход 17.0 кг/с, а с учетом отбора на охлаждение воздуха перед турбиной турбокомпрессора - 30.58 кг/с. что составляет примерно 1.35% от расхода в вентиляторном контуре. Из отбора высокого давления на турбину турбокомпрессора отбирается 13.58 кг/с, что увеличивает расход этого отбора на ~30%.For the indicated sizes and parameters, the power of the turbine of the upper circuit at moderate axial flow velocities behind the turbine (300 m / s) can be estimated at approximately 550 kW, which is 37% of the frictional power of the brake, i.e. the total brake power does not actually change. If in the brake discs a single-tier blade is made 25 mm high, then it will already be possible to obtain a turbine power of about 1,400 kW, and the total braking power (taking into account the drop in frictional power) will be approximately 2356 kW. This is 60% more than the original power. The air flow rate on the turbine will be about 10.05 kg / s. At the same time, the consumption of 17.0 kg / s is taken from the second engine circuit for three chassis wheels, and taking into account the selection for air cooling in front of the turbocharger turbine, 30.58 kg / s. which is approximately 1.35% of the flow in the fan circuit. 13.58 kg / s is selected from the high-pressure selection to the turbocharger turbine, which increases the consumption of this selection by ~ 30%.
Расчеты показывают, что в осевой многоступенчатой турбине можно получить большую мощность, чем в радиальной одноступенчатой турбине, или радиальной турбине со ступенями скорости.Calculations show that in an axial multistage turbine one can get more power than in a radial single-stage turbine, or a radial turbine with speed steps.
Claims (16)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011128502/11A RU2495792C2 (en) | 2011-07-11 | 2011-07-11 | Method of aircraft landing gear wheels driving and aircraft landing gear with driven wheels |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011128502/11A RU2495792C2 (en) | 2011-07-11 | 2011-07-11 | Method of aircraft landing gear wheels driving and aircraft landing gear with driven wheels |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2011128502A RU2011128502A (en) | 2013-01-20 |
RU2495792C2 true RU2495792C2 (en) | 2013-10-20 |
Family
ID=48805022
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011128502/11A RU2495792C2 (en) | 2011-07-11 | 2011-07-11 | Method of aircraft landing gear wheels driving and aircraft landing gear with driven wheels |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2495792C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2780699C1 (en) * | 2021-08-30 | 2022-09-29 | Федеральное автономное учреждение "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФАУ "ЦАГИ") | Method and apparatus for controlling the rotation of the landing gear wheels of a plane |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5165624A (en) * | 1991-11-06 | 1992-11-24 | Guy C. Lewis, Jr. | Apparatus for prerotating aircraft wheels employing forced air and a vacuum |
DE4235815A1 (en) * | 1992-10-23 | 1994-04-28 | Deutsche Aerospace Airbus | Aircraft undercarriage control system - controls turbines automatically with compressed air to provide cooling and forward rotation during landing |
RU2126503C1 (en) * | 1991-06-20 | 1999-02-20 | Анкур Клод | Braking device |
US6450448B1 (en) * | 2001-08-17 | 2002-09-17 | Toshimi Suzuki | Airplane wheel unit |
WO2009141550A2 (en) * | 2008-05-05 | 2009-11-26 | Airbus France | Ancillary device for taxiing along the ground an aircraft with an air turbine |
RU2384467C2 (en) * | 2008-04-01 | 2010-03-20 | Вячеслав Иванович Беляев | Device for landing wheels spin-up during flight before plane landing |
-
2011
- 2011-07-11 RU RU2011128502/11A patent/RU2495792C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2126503C1 (en) * | 1991-06-20 | 1999-02-20 | Анкур Клод | Braking device |
US5165624A (en) * | 1991-11-06 | 1992-11-24 | Guy C. Lewis, Jr. | Apparatus for prerotating aircraft wheels employing forced air and a vacuum |
DE4235815A1 (en) * | 1992-10-23 | 1994-04-28 | Deutsche Aerospace Airbus | Aircraft undercarriage control system - controls turbines automatically with compressed air to provide cooling and forward rotation during landing |
US6450448B1 (en) * | 2001-08-17 | 2002-09-17 | Toshimi Suzuki | Airplane wheel unit |
RU2384467C2 (en) * | 2008-04-01 | 2010-03-20 | Вячеслав Иванович Беляев | Device for landing wheels spin-up during flight before plane landing |
WO2009141550A2 (en) * | 2008-05-05 | 2009-11-26 | Airbus France | Ancillary device for taxiing along the ground an aircraft with an air turbine |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2780699C1 (en) * | 2021-08-30 | 2022-09-29 | Федеральное автономное учреждение "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФАУ "ЦАГИ") | Method and apparatus for controlling the rotation of the landing gear wheels of a plane |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2011128502A (en) | 2013-01-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO2014046564A1 (en) | Method for driving landing gear wheels of an aircraft and landing gear apparatus | |
US6450448B1 (en) | Airplane wheel unit | |
CN104520542B (en) | Comprise multiple turbines being installed in the fixed radial blades of fan upstream | |
EP1624169B1 (en) | Fan assembly for a gas turbine | |
CN104675556B (en) | The large Bypass Ratio Turbofan Engine of blade tip reaction driving fan | |
US7334990B2 (en) | Supersonic compressor | |
CN101072933B (en) | Axial flow supercharger and fluid compression machine | |
CA2502816A1 (en) | Forced air cooling system | |
JP2019167087A (en) | Hydraulic system for vehicle and method of using the same | |
CN106481459A (en) | Variablepiston fan pitch range limiter | |
CN105485044A (en) | Air cycle machine strut plate assembly | |
CN114909215A (en) | Propulsion system configuration and method of operation | |
CN103742200A (en) | Pneumatic motor | |
RU2495792C2 (en) | Method of aircraft landing gear wheels driving and aircraft landing gear with driven wheels | |
CN112849103A (en) | Cooling mechanism for airplane wheel and brake device | |
US6712588B1 (en) | Turbomachine with a vaneless rotating diffuser and nozzle | |
CN106089799B (en) | Compression rotor based on compression technology of air inlet passage of scramjet engine | |
WO2004099588A2 (en) | Supersonic compressor | |
CN112555170B (en) | Centrifugal compressor exhaust system of rotation body laser nacelle | |
CA2547991C (en) | Airplane air jet unit | |
US20090182462A1 (en) | Method and system to accelerate aircraft wheels before touch-down | |
RU2010130447A (en) | UNIFIED TECHNOLOGY OF OPERATION AND PRODUCTION OF ELSAVELETTE AIRCRAFT VEHICLES (OPTIONS), FRAGMENT WING BLOCK, TURBOROTOR ENGINE (OPTIONS), UNCESSORED CLEANER AND CLEANER | |
CN112823110B (en) | System and method for cooling the brakes of the landing gear of an aircraft | |
US12024142B2 (en) | System and method for cooling the brakes of landing gear of an aircraft | |
US20240182174A1 (en) | Environmental control system including mixed-flow turbine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140712 |