RU2780699C1 - Method and apparatus for controlling the rotation of the landing gear wheels of a plane - Google Patents

Method and apparatus for controlling the rotation of the landing gear wheels of a plane Download PDF

Info

Publication number
RU2780699C1
RU2780699C1 RU2021125473A RU2021125473A RU2780699C1 RU 2780699 C1 RU2780699 C1 RU 2780699C1 RU 2021125473 A RU2021125473 A RU 2021125473A RU 2021125473 A RU2021125473 A RU 2021125473A RU 2780699 C1 RU2780699 C1 RU 2780699C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
landing gear
wheels
aircraft
rotation
gear wheels
Prior art date
Application number
RU2021125473A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Василий Андреевич Брусов
Алексей Сергеевич Меньшиков
Юрий Юрьевич Мерзликин
Original Assignee
Федеральное автономное учреждение "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФАУ "ЦАГИ")
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное автономное учреждение "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФАУ "ЦАГИ") filed Critical Федеральное автономное учреждение "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФАУ "ЦАГИ")
Application granted granted Critical
Publication of RU2780699C1 publication Critical patent/RU2780699C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: aviation.
SUBSTANCE: method for controlling the rotation of the landing gear wheels of a plane is implemented by forming a control signal for the actuators of the drive of the landing gear wheels, accordingly putting the landing gear wheels in rotation while implementing the mode of taxiing in the airfield and the mode of aligning the tip speed of the wheels with the speed of the plane before landing. Additionally, the lateral sliding of the landing gear wheels is monitored, and the landing gear wheels are forcibly rotated in order to implement the mode of takeoff and crosswind run. Apparatus for controlling the rotation of the landing gear wheels of a plane comprises a power unit, drives including actuators of the drives of the landing gear wheels and interconnected by pressure mains with the apparatus for moving the pressurised working medium. Each drive is made hydraulic and comprises a valve for adjusting the working medium consumption. A hydraulic motor is used as an actuator. Additionally, reversible hydraulic motors are used in the apparatus for controlling the rotation of the landing gear wheels of a plane. An adjustable pump with a mode of maintaining the consumed power level is used as an apparatus for moving the pressurised working medium.
EFFECT: higher safety of operation of the plane in the modes of takeoff and crosswind run, taxiing in the airfield and aligning the tip speed of the wheels with the speed of the plane under conditions of ice cover or changing contact loads with the supporting surface.
4 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области авиационного транспорта, а именно к повышению безопасности эксплуатации самолетов на режимах разбега и пробега с боковым ветром, руления самолета по летному полю и выравнивания окружной скорости колес со скоростью самолета перед приземлением при их эксплуатации на элементарно подготовленных взлетно-посадочных полосах (ВПП) в условиях гололедицы, изменяемых контактных нагрузок с опорной поверхностью.The invention relates to the field of aviation transport, namely, to improve the safety of aircraft operation in takeoff and run with a crosswind, aircraft taxiing on the airfield and alignment of the circumferential speed of the wheels with the aircraft speed before landing during their operation on elementary prepared runways (runways ) in icy conditions, variable contact loads with the supporting surface.

В условиях развития малонаселенных и труднодоступных регионов РФ, в том числе Арктической зоны, возникают проблемы для реализации осуществления пассажирских, транспортных и иных, в том числе узко специализированных задач. Объясняется это рядом причин, среди которых определяющее значение имеют низкая плотность аэродромных и дорожных сетей, отсутствие экономической возможности и практической целесообразности строительства аэродромов с бетонными покрытиями ВПП, а также природно-климатические особенности.In the context of the development of sparsely populated and hard-to-reach regions of the Russian Federation, including the Arctic zone, problems arise for the implementation of the implementation of passenger, transport and other, including highly specialized tasks. This is due to a number of reasons, among which the low density of airfield and road networks, the lack of economic feasibility and practical feasibility of building airfields with concrete runway pavements, as well as natural and climatic features are of decisive importance.

Во многом решение этой проблемы связано с развитием авиационного сообщения. Для указанных регионов развитие авиации напрямую связано с повышением проходимости самолетов на грунтовых ВПП с неровностями при осуществлении этапов разбега, пробега и руления. Под проходимостью самолета понимается его способность безопасно эксплуатироваться на данном типе ВПП аэродрома. Проходимость самолета ограничивается тремя факторами: чрезмерными контактными нагрузками на опорные элементы шасси и летные полосы, недопустимыми перегрузками планера и потерей управляемости самолета из-за отсутствия на взлетно-посадочных режимах контактных связей шасси с опорной поверхностью. В связи с этим шасси является агрегатом, устанавливающим лимитирующие показатели проходимости самолета.In many ways, the solution to this problem is associated with the development of aviation communications. For these regions, the development of aviation is directly related to the increase in the passability of aircraft on unpaved runways with irregularities during the stages of takeoff run, run and taxiing. The passability of an aircraft is understood as its ability to operate safely on a given type of aerodrome runway. Aircraft passability is limited by three factors: excessive contact loads on the landing gear support elements and runways, unacceptable airframe overloads and loss of aircraft controllability due to the lack of contact connections between the landing gear and the ground during takeoff and landing modes. In this regard, the landing gear is a unit that sets the limiting indicators of the aircraft's patency.

Вместе с тем качество проходимости тесно связано со взлетно-посадочными возможностями самолета в целом, обусловленными совершенством его аэродинамической компоновки, массовыми характеристиками, тяговооруженностью силовой установки, эффективностью аэродинамических органов управления. Значительное влияние на характеристики проходимости может оказывать выбранный способ и устройство пилотирования самолета. В существующих условиях эксплуатации это особенно заметно на малопрочных грунтовых ВПП, когда в контакте шасси с деформируемой грунтовой средой проявляются сложные процессы взаимодействия, в том числе проскальзывание и буксование.At the same time, the quality of cross-country ability is closely related to the takeoff and landing capabilities of the aircraft as a whole, due to the perfection of its aerodynamic layout, mass characteristics, thrust-to-weight ratio of the power plant, and the efficiency of aerodynamic controls. The selected method and device for piloting an aircraft can have a significant impact on the characteristics of cross-country ability. Under existing operating conditions, this is especially noticeable on low-strength unpaved runways, when complex interaction processes, including slippage and skidding, are manifested in the contact of the chassis with a deformable soil environment.

Одним из вариантов повышения проходимости самолетов является использование привода колес совместно с адаптивными алгоритмами управления моментными характеристиками шасси.One of the options for increasing aircraft cross-country ability is the use of a wheel drive in conjunction with adaptive algorithms for controlling the torque characteristics of the landing gear.

На сегодняшний день известны изобретения, описывающие различные по виду используемой энергии приводы колес шасси самолетов, позволяющие в свою очередь реализовать режим руления самолета по летному полю и режим выравнивания окружной скорости колес со скоростью самолета перед приземлением.To date, inventions are known that describe the drives of the wheels of the chassis of aircraft of various types of energy used, which, in turn, make it possible to implement the mode of taxiing the aircraft along the airfield and the mode of aligning the circumferential speed of the wheels with the speed of the aircraft before landing.

Так, в патенте RU №2583535 представлен «Многодвигательный электропривод колеса шасси самолета и способ его работы» (МПК В64С 25/40, В64С 25/50, дата публикации 10.05.2016 г.). Представленный электромеханический привод колеса шасси состоит из нескольких электродвигателей с редукторами, пакета тормозных дисков, и нескольких следящих линейных электроприводов, блоков управления следящими электроприводами, главного блока управления, соединенного интерфейсной шиной с блоками управления электродвигателями и датчиками. Электромеханический привод колеса шасси обеспечивает этап руления самолета со скоростью 20 - 40 км/ч, а также предварительную раскрутку колес шасси перед посадкой. При этом использование электромеханического привода обеспечивает необходимую жесткость характеристик только при использовании дополнительных промежуточных механических элементов (муфт).Thus, patent RU No. 2583535 presents "Multi-engine electric drive of an aircraft landing gear wheel and the method of its operation" (MPK B64C 25/40, B64C 25/50, publication date 05/10/2016). The presented electromechanical drive of the chassis wheel consists of several electric motors with gearboxes, a package of brake discs, and several servo linear electric drives, control units for servo drives, a main control unit connected by an interface bus with electric motor control units and sensors. The electromechanical drive of the landing gear wheel provides the stage of aircraft taxiing at a speed of 20 - 40 km/h, as well as preliminary spinning of the landing gear wheels before landing. At the same time, the use of an electromechanical drive provides the necessary rigidity of characteristics only when using additional intermediate mechanical elements (couplings).

Основными недостатками данного электропривода являются:The main disadvantages of this electric drive are:

1. Отсутствие адаптивного управления электромеханическим приводом для реализации режима разбега и пробега в условиях бокового ветра, в связи с недостаточной жесткостью моментной характеристики электромеханического привода и затруднением накопления энергии в данном типе привода.1. The lack of adaptive control of the electromechanical drive to implement the takeoff and run mode in crosswind conditions, due to the insufficient rigidity of the moment characteristic of the electromechanical drive and the difficulty of accumulating energy in this type of drive.

2. Увеличение веса конструкции шасси, за счет электродвигателей и самого самолета за счет специальных бортовых аккумуляторов большой мощности в случае накопления рекуперируемой энергии торможения.2. Increasing the weight of the chassis structure due to electric motors and the aircraft itself due to special high-power on-board batteries in case of accumulation of regenerative braking energy.

Известно изобретение, которое относится к механическим системам привода для вращения одного или более колес шасси воздушного судна для целей руления по летному полю и/или для раскрутки перед посадкой (патент RU №2694988, «Система привода шасси», МПК В64С 25/40, В64С 25/34, F16H 1/06, дата публикации 18.07.2019 г.). Система привода для вращения колеса шасси воздушного судна включает в себя мотор для вращения ведущей шестерни и ведомую шестерню для установки на колесе. При этом система привода имеет первую конфигурацию, в которой ведущая шестерня способна зацепляться с ведомой шестерней для обеспечения вращения мотором ведомой шестерни, и вторую конфигурацию, в которой ведущая шестерня не способна зацепляться с ведомой шестерней. Система привода дополнительно содержит самозапирающийся линейный позиционный исполнительный механизм для перемещения ведущей шестерни относительно ведомой шестерни.An invention is known that relates to mechanical drive systems for rotating one or more aircraft landing gear wheels for the purpose of taxiing on the airfield and / or for spinning up before landing (patent RU No. 25/34, F16H 1/06, publication date 07/18/2019). The drive system for rotating an aircraft landing gear wheel includes a motor for rotating a drive gear and a driven gear for mounting on the wheel. Meanwhile, the drive system has a first configuration in which the drive gear is capable of engaging with the driven gear to allow the motor to rotate the driven gear, and a second configuration in which the drive gear is not capable of engaging with the driven gear. The drive system further comprises a self-locking linear position actuator for moving the drive gear relative to the driven gear.

Основными недостатками данного механического привода являются:The main disadvantages of this mechanical drive are:

1. Отсутствие адаптивного управления механическим приводом для реализации режимов разбега и пробега самолета с боковым ветром и выравнивания окружной скорости колес со скоростью самолета перед приземлением, из-за ступенчатого переключения шестерней.1. The lack of adaptive control of the mechanical drive for the implementation of the takeoff and run of the aircraft with a side wind and the alignment of the circumferential speed of the wheels with the speed of the aircraft before landing, due to the stepwise gear shifting.

2. Увеличение веса конструкции шасси, за счет использования промежуточных механических элементов (шестерен).2. Increasing the weight of the chassis structure, due to the use of intermediate mechanical elements (gears).

Известно изобретение, в котором описано колесо шасси с аэродинамическим приводом (патент RU №2102284, «Колесо шасси с аэродинамическим приводом», МПК В64С 25/40, дата публикации 20.01.1998 г.). Привод реализован непосредственно на самом колесе шасси в виде карманов изменяемой геометрии из эластичного материала расположенных на боковой поверхности колес. Такой привод способен в предпосадочном режиме эффективно использовать скоростной напор среды для предварительной раскрутки колеса шасси. Привод отличается простотой и высокой надежностью.An invention is known, which describes a chassis wheel with an aerodynamic drive (patent RU No. 2102284, "Chassis wheel with an aerodynamic drive", IPC V64C 25/40, publication date 20.01.1998). The drive is implemented directly on the chassis wheel itself in the form of variable geometry pockets made of elastic material located on the side surface of the wheels. Such a drive is capable of effectively using the velocity pressure of the medium in the pre-landing mode for preliminary spinning of the landing gear wheel. The drive is simple and highly reliable.

Основными недостатками рассматриваемого аэродинамического привода являются:The main disadvantages of the considered aerodynamic drive are:

1. Отсутствие адаптивного управления аэродинамическим приводом для реализации режимов разбега и пробега самолета с боковым ветром и руления по летному полю.1. Lack of adaptive control of the aerodynamic drive for the implementation of the takeoff and run of the aircraft with a crosswind and taxiing along the airfield.

2. Сложность изменения и контроля мощности раскрутки колеса до необходимой угловой скорости.2. The complexity of changing and controlling the power of spinning the wheel to the required angular velocity.

За прототип способа принят патент RU №2495792 «Способ привода колес шасси самолета и шасси самолета с приводом колес» (МПК В64С 25/40, дата публикации 20.10.2013 г.), в котором представлен способ привода колес шасси самолета с использованием пневмомотора.Patent RU No. 2495792 "Method of driving the wheels of an aircraft landing gear and an aircraft landing gear with a wheel drive" (MPK B64C 25/40, publication date 10/20/2013) was adopted as a prototype of the method, which presents a method of driving the wheels of an aircraft landing gear using a pneumomotor.

Рассматриваемый способ предназначен для выравнивания окружной скорости колес со скоростью самолета перед приземлением и для руления самолета по летному полю.The method under consideration is designed to equalize the circumferential speed of the wheels with the speed of the aircraft before landing and to taxi the aircraft along the airfield.

Каждое колесо шасси вращают с помощью одной из двух соосных с колесом воздушных турбин. В приводе используется энергия сжатого воздуха. Такой способ привода колес шасси практически нечувствителен к колебаниям температуры, взрывобезопасен, защищен от перегрузок.Each landing gear wheel is rotated by one of two air turbines coaxial with the wheel. The drive uses compressed air energy. This method of driving the wheels of the chassis is practically insensitive to temperature fluctuations, explosion-proof, protected from overloads.

Основными недостатками рассматриваемого прототипа с точки зрения способа являются:The main disadvantages of the considered prototype from the point of view of the method are:

1) Низкая жесткость исполнительных устройств ввиду сжимаемости воздуха, что делает затруднительным его использование на режимах разбега и пробега самолета с интенсивным изменением крутящего момента для раскрутки до необходимой угловой скорости вращения колес.1) The low rigidity of the actuators due to the compressibility of the air, which makes it difficult to use it in the takeoff and run of the aircraft with an intense change in torque to spin up to the required angular speed of rotation of the wheels.

2) Устройство пневмопривода не позволяет обеспечить низкие затраты на энергоснабжение.2) The device of the pneumatic drive does not allow for low energy costs.

3) Пневмопривод ограничен в величине передаваемых усилий.3) The pneumatic actuator is limited in the amount of transmitted forces.

За прототип устройства так же принят патент RU №2495792 «Способ привода колес шасси самолета и шасси самолета с приводом колес» (МПК В64С 25/40, дата публикации 20.10.2013 г.), в котором представлено устройство привода колес шасси самолета с использованием пневмомотора. Устройство содержит следующие основные агрегаты: энергетическую установку, компрессор; коллекторы для каждого колеса; напорные магистрали, соединяющие энергетическую установку и коллекторы, расположенные вместе с исполнительными элементами на колесе; исполнительные элементы на колесе в виде радиальных и осевых турбин; управляющие расходом воздуха клапаны.Patent RU No. 2495792 “Method of driving the wheels of an aircraft landing gear and an aircraft landing gear with wheel drive” (MPK V64C 25/40, publication date 20.10.2013) is also adopted as a prototype of the device, which presents a device for driving the wheels of an aircraft landing gear using a pneumatic motor . The device contains the following main units: power plant, compressor; manifolds for each wheel; pressure lines connecting the power plant and collectors located together with the actuating elements on the wheel; executive elements on the wheel in the form of radial and axial turbines; air flow control valves.

На каждом колесе шасси самолета находится осевая и радиальная турбины. Радиальной турбиной раскручивают колеса перед посадкой и при движении на земле вперед, а осевой турбиной осуществляют движение колес в обратном направлении для торможения после приземления, а также для движения задним ходом и разворотах при маневрировании. Воздух для каждой турбины поступает из соответствующего коллектора, проходя через управляющие клапаны.There are axial and radial turbines on each wheel of the aircraft landing gear. The radial turbine spins the wheels before landing and when moving forward on the ground, and the axial turbine moves the wheels in the opposite direction for braking after landing, as well as for reversing and turning when maneuvering. The air for each turbine comes from the corresponding manifold, passing through the control valves.

К коллекторам сжатый воздух поступает от основных двигателей или вспомогательной энергетической установки через напорные магистрали, выполненные в виде телескопического трубопровода.Compressed air is supplied to the collectors from the main engines or an auxiliary power plant through pressure lines made in the form of a telescopic pipeline.

Основными недостатками рассматриваемого прототипа с точки зрения устройства являются:The main disadvantages of the considered prototype in terms of the device are:

1) Большие потери энергии в связи с выпуском воздуха из турбин в атмосферу;1) Large energy losses due to the release of air from the turbines into the atmosphere;

2) Технические характеристики осевых и радиальных турбин ограничены по величине передаваемых крутящих моментов колесам шасси самолета;2) The technical characteristics of axial and radial turbines are limited by the amount of torque transmitted to the wheels of the aircraft landing gear;

3) Невозможность использования системы для реализации режимов разбега и пробега самолета.3) The impossibility of using the system to implement the takeoff and run modes of the aircraft.

Основной задачей заявленного изобретения является разработка способа и устройства управления вращением колес шасси самолета, позволяющих реализовать режимы разбега и пробега с боковым ветром, руления самолета по летному полю и выравнивания окружной скорости колес со скоростью самолета перед приземлением, при их эксплуатации на грунтовых неровных взлетно-посадочных полосах с обледенелыми и заснеженными участками.The main objective of the claimed invention is the development of a method and device for controlling the rotation of the wheels of the aircraft landing gear, allowing to implement the modes of takeoff and run with a side wind, taxiing the aircraft along the airfield and aligning the circumferential speed of the wheels with the speed of the aircraft before landing, when they are operated on uneven ground runways. lanes with icy and snowy areas.

Техническим результатом является создание экономичного малоинерционного способа и устройства управления вращением колес шасси самолета на режимах разбега и пробега с боковым ветром, руления по летному полю и выравнивания окружной скорости колес со скоростью самолета перед приземлением на обледенелых и заснеженных ВПП.The technical result is the creation of an economical low-inertia method and device for controlling the rotation of the wheels of the aircraft landing gear in the takeoff run and run with a crosswind, taxiing along the airfield and aligning the circumferential speed of the wheels with the speed of the aircraft before landing on icy and snowy runways.

1. Решение поставленной задачи и получение технического результата обеспечивается за счет того, что в способе управления вращением колес шасси самолета, включающем формирование управляющего сигнала на исполнительные устройства привода колес шасси и соответствующее приведение колес шасси во вращение для реализации режима руления по летному полю и режима выравнивания окружной скорости колес со скоростью самолета перед приземлением дополнительно осуществляют контроль бокового скольжения колес шасси и при его наличии осуществляют принудительное вращение колес шасси для реализации режима разбега и пробега с боковым ветром.1. The solution of the problem and obtaining the technical result is ensured due to the fact that in the method of controlling the rotation of the wheels of the aircraft landing gear, including the formation of a control signal to the actuators of the drive of the wheels of the landing gear and the corresponding bringing of the wheels of the landing gear into rotation to implement the taxiing mode on the airfield and the alignment mode circumferential speed of the wheels with the speed of the aircraft before landing, the side slip of the wheels of the landing gear is additionally controlled and, if it is present, the wheels of the landing gear are forced to rotate to implement the takeoff run and run with a side wind.

2. Решение поставленной задачи и получение технического результата обеспечивается за счет того, что устройство управления вращением колес шасси самолета, содержит энергетическую установку, приводы, включающие исполнительные устройства приводов колес шасси, соединенные между собой напорными магистралями с устройством для перемещения рабочей среды под давлением, при этом каждый привод выполнен гидравлическим и дополнительно содержит как минимум один клапан для регулирования расхода рабочей среды, а в качестве исполнительных устройств использованы гидромоторы.2. The solution of the task and obtaining the technical result is ensured due to the fact that the device for controlling the rotation of the wheels of the chassis of the aircraft, contains a power plant, drives, including actuators of the wheels of the chassis, interconnected by pressure lines with a device for moving the working medium under pressure, when In this case, each drive is made hydraulic and additionally contains at least one valve for regulating the flow of the working medium, and hydraulic motors are used as actuating devices.

Также решение поставленной задачи и получение технического результата обеспечивается за счет того, что в устройстве управления вращением колес шасси самолета в качестве гидромоторов использованы реверсивные гидромоторы, а в качестве устройства для перемещения рабочей среды под давлением использован регулируемый насос с режимом поддержания потребляемого уровня мощности.Also, the solution of the task and obtaining the technical result is ensured due to the fact that in the device for controlling the rotation of the wheels of the aircraft landing gear, reversible hydraulic motors are used as hydraulic motors, and an adjustable pump with a mode of maintaining the consumed power level is used as a device for moving the working medium under pressure.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется следующими фигурами.The essence of the invention is illustrated by the following figures.

На фиг. 1 представлена схема привода колес шасси самолета.In FIG. 1 shows a diagram of the wheel drive of the aircraft landing gear.

На фиг. 2 представлена структурная схема системы управления режимом разбега, пробега самолета на полосе с боковым ветром для снижения бокового скольжения от оси взлетно-посадочной полосы.In FIG. 2 shows a block diagram of the system for controlling the takeoff mode, the run of the aircraft on the runway with a crosswind to reduce side slip from the runway axis.

На фиг. 3 представлена структурная схема системы управления режимом руления самолета по летному полю.In FIG. 3 shows a block diagram of the control system for aircraft taxiing on the airfield.

На фиг. 4 представлена структурная схема системы управления режимом выравнивания окружной скорости колес шасси самолета перед приземлением.In FIG. 4 shows a block diagram of the control system for the mode of alignment of the circumferential speed of the wheels of the landing gear of the aircraft before landing.

Принцип работы способа и устройства управлением колес шасси самолета заключается в следующем.The principle of operation of the method and device for controlling the wheels of the aircraft landing gear is as follows.

Устройство для вращения колес шасси самолета 2 включает в себя энергетическую установку 19, привод колеса 20, соосно соединенный с колесом передней стойки шасси 4, привод колеса 21, соосно соединенный с левым колесом основной стойки шасси 7, привод колеса 22, соосно соединенный с правым колесом основной стойки шасси 8, при этом приводы выполнены гидравлическими (фиг. 1). Каждый из приводов 20, 21 и 22 включает в себя соответствующие исполнительные устройства приводов колес шасси, в качестве которых использованы гидромоторы 3, 5 и 6. Гидромоторы 3, 5 и 6 соединены между собой напорными магистралями 24, 25 и 26 с устройством для перемещения рабочей среды под давлением 1, выполненным в виде регулируемого насоса с режимом поддержания потребляемого уровня мощности. Каждая напорная магистраль 24, 25 и 26 содержит соответствующие клапаны 16, 17 и 18 направленно изменяющие расход рабочей среды, в качестве которой используется минеральное масло. Минеральное масло поступает в насос 1 из всасывающей магистрали 23, куда в свою очередь сливается из гидромоторов 3, 5 и 6. Дополнительно в каждую напорную магистраль установлены предохранительные клапаны 10, 11 и 12, предназначенные для стравливания рабочей среды при забросе давления выше нормируемого значения. Так же устройство включает в себя насос подпитки 13, который соединен через обратный клапан 15 с всасывающей магистралью 23 и служит для создания непрерывного потока рабочей среды в каждой напорной магистрали 24, 25 и 26. Насос подпитки 13 забирает рабочую среду из бака 14, количество которой регулируют предохранительным клапаном 9. При избытке рабочей среду насос подпитки 13 прокачивает рабочую среду обратно в бак 12 через предохранительный клапан 9. При недостатке рабочей среду насос подпитки 13 прокачивает рабочую среду через обратный клапан 15 во всасывающую магистраль 23.The device for rotating the wheels of the aircraft landing gear 2 includes a power plant 19, a wheel drive 20 coaxially connected to the front landing gear wheel 4, a wheel drive 21 coaxially connected to the left wheel of the main landing gear 7, a wheel drive 22 coaxially connected to the right wheel the main landing gear 8, while the drives are hydraulic (Fig. 1). Each of the drives 20, 21 and 22 includes the corresponding actuators for the chassis wheels, which are hydraulic motors 3, 5 and 6. The hydraulic motors 3, 5 and 6 are connected to each other by pressure lines 24, 25 and 26 with a device for moving the media under pressure 1, made in the form of an adjustable pump with a mode of maintaining the consumed power level. Each pressure line 24, 25 and 26 contains corresponding valves 16, 17 and 18 directionally changing the flow rate of the working medium, which is mineral oil. Mineral oil enters pump 1 from suction line 23, where, in turn, it drains from hydraulic motors 3, 5 and 6. Additionally, safety valves 10, 11 and 12 are installed in each pressure line, designed to bleed the working medium when the pressure rises above the normalized value. The device also includes a feed pump 13, which is connected through a check valve 15 to the suction line 23 and serves to create a continuous flow of the working medium in each pressure line 24, 25 and 26. The feed pump 13 takes the working medium from the tank 14, the amount of which regulate the safety valve 9. With an excess of the working medium, the feed pump 13 pumps the working medium back into the tank 12 through the safety valve 9. If there is a lack of working medium, the feed pump 13 pumps the working medium through the check valve 15 into the suction line 23.

Клапаны 16, 17 и 18 выполнены с электромагнитным управлением, реализуемом сигналами 27, 28 и 29.Valves 16, 17 and 18 are made with electromagnetic control implemented by signals 27, 28 and 29.

Созданное изобретение работает следующим образом. Самолет 2 осуществляет один из следующих режимов: разбег и пробег с боковым ветром, руление по летному полю и выравнивание окружной скорости колес со скоростью самолета перед приземлением при их эксплуатации на элементарно подготовленных взлетно-посадочных полосах (ВПП) в условиях гололедицы и изменяемых контактных нагрузок с опорной поверхностью. Вращение вала насоса 1 реализуют с помощью энергетической установки 19 самолета. Насос 1 прокачивает рабочую среду по напорным магистралям 24, 25 и 26 к гидромоторам 3, 5 и 6 (фиг. 1). Для повышения коэффициента полезного действия устройства привода колес шасси 20, 21 и 22 насос 1 выполнен регулируемым, с режимом поддержания потребляемого уровня мощности.The created invention works as follows. Aircraft 2 performs one of the following modes: takeoff run and run with a crosswind, taxiing along the airfield and alignment of the circumferential speed of the wheels with the speed of the aircraft before landing when they operate on elementary prepared runways (runways) in icy conditions and variable contact loads with supporting surface. The rotation of the shaft of the pump 1 is implemented using the power plant 19 of the aircraft. The pump 1 pumps the working medium through the pressure lines 24, 25 and 26 to the hydraulic motors 3, 5 and 6 (Fig. 1). To increase the efficiency of the wheel drive device of the chassis 20, 21 and 22, the pump 1 is made adjustable, with the mode of maintaining the consumed power level.

Каждый гидромотор 3, 5 и 6 передает крутящий момент и определенную частоту вращения на соответствующее колесо шасси 4, 7 и 8 с помощью управления клапанов 16, 17 и 18, которые предусмотрены для изменения расхода рабочей среды, и с помощью клапанов 10, 11 и 12, которые предусмотрены для стравливания рабочей среды при забросе давления выше нормируемого значения.Each hydraulic motor 3, 5 and 6 transmits torque and a certain speed to the corresponding chassis wheel 4, 7 and 8 by controlling valves 16, 17 and 18, which are provided for changing the flow of the working medium, and using valves 10, 11 and 12 , which are provided for bleeding the working medium when the pressure rises above the normalized value.

Рабочая среда поступает к насосу 1 из всасывающей магистрали 23, куда она поступает от каждого гидромотора 3, 5 и 6. Для поддержания необходимого уровня давления во всасывающей магистрали 23 служит насос подпитки 13, забирающий рабочую среду из бака 14. При избытке рабочей среды во всасывающей магистрали 23 обратный клапан 15 закрывает насос подпитки 13 и всасывающую магистраль 23, и она поступает через предохранительный клапан 9 обратно в бак 12. При недостаточном уровне давления рабочей среды во всасывающей магистрали 23, обратный клапан 15 открывается и соединяет насос подпитки 13 с магистралью 23, рабочая среда поступает в магистраль 23, создавая недостающий уровень давления.The working medium enters the pump 1 from the suction line 23, where it comes from each hydraulic motor 3, 5 and 6. To maintain the required pressure level in the suction line 23, a feed pump 13 is used, which takes the working medium from the tank 14. line 23, the check valve 15 closes the feed pump 13 and the suction line 23, and it flows through the safety valve 9 back into the tank 12. If the pressure of the working medium in the suction line 23 is insufficient, the check valve 15 opens and connects the feed pump 13 to the line 23, the working medium enters line 23, creating the missing pressure level.

Управление крутящими моментами для раскручивания или торможения колес шасси 4, 7 и 8 осуществляют изменением расхода рабочей среды на соответствующие гидромоторы 3, 5 и 6. Управление расходом рабочей среды может производят как вручную, так и за счет подачи электромагнитных сигналов 27, 28 и 29 на клапаны 16, 17 и 18.Torque control for spinning or braking the chassis wheels 4, 7 and 8 is carried out by changing the flow rate of the working medium to the corresponding hydraulic motors 3, 5 and 6. The flow control of the working medium can be performed both manually and by applying electromagnetic signals 27, 28 and 29 to valves 16, 17 and 18.

Для реализации трех режимов работы устройства привода колес шасси -режимах разбега и пробега с боковым ветром, руления самолета по летному полю и выравнивания окружной скорости колес со скоростью самолета перед приземлением, на клапаны регулирования расхода 16, 17 и 18 подают сигналы управления 27, 28 и 29, которые реализуют за счет трех разных адаптивных алгоритмов (фиг. 2, фиг. 3, фиг. 4).To implement three modes of operation of the chassis wheel drive device - takeoff run and run with a side wind, taxiing of the aircraft along the airfield and alignment of the circumferential speed of the wheels with the speed of the aircraft before landing, control signals 27, 28 and 29, which are implemented with three different adaptive algorithms (FIG. 2, FIG. 3, FIG. 4).

Для направленного изменения частоты вращения колес шасси самолета с целью уменьшения бокового скольжения при разбеге или пробеге с боковым ветром необходимо подавать сигналы 27, 28 и 29 (фиг. 2) на управляющие клапаны 16, 17 и 18. Эти сигналы формируют по двум задающим каналам через блоки 31 и 33. В блок 31 заносится график необходимого изменения скорости на разбеге или пробеге, а также подаются команды пилота 30 для корректировки скорости самолета в текущих условиях конкретной ВПП. Из блока 31 сигнал идет на блоки определения скоростей вращения гидромоторов 34, 35 и 36. После определения необходимых скоростей вращения гидромоторов 3, 5 и 6 формируются сигналы управления клапанов 16, 17 и 18, которые направленно изменяют расход рабочей среды, поступающей к гидромоторам 3, 5 и 6. Скорость вращения каждого гидромотора 3, 5 и 6 заносится в блоки 25, 26, 27. Далее сигналы управления поступают во входной блок управления самолетом 37, который при его движении формирует текущее значение бокового скольжения от оси ВПП 38. Контроль бокового скольжения самолета 2 от оси ВПП осуществляют с использованием датчика позиционирования 32. При наличии бокового скольжения осуществляют принудительное вращение колес 4, 7 и 8 за счет изменения расхода рабочей среды, поступающей на гидромоторы 3, 5 и 6. Регулирование расхода рабочей среды осуществляют за счет подачи сигналов управления 27, 28 и 29 на клапаны 16, 17 и 18. Формирование сигналов управления 27, 28 и 29 формируется в соответствии с алгоритмом, показанным на фиг. 2.For a directional change in the rotational speed of the wheels of the aircraft landing gear in order to reduce side slip during takeoff or run with a side wind, it is necessary to apply signals 27, 28 and 29 (Fig. 2) to control valves 16, 17 and 18. These signals are generated through two master channels through blocks 31 and 33. In block 31, a graph of the required speed change on the takeoff run or run is entered, and pilot 30 commands are also given to adjust the aircraft speed in the current conditions of a particular runway. From block 31, the signal goes to blocks for determining the rotation speeds of hydraulic motors 34, 35 and 36. After determining the required rotation speeds of hydraulic motors 3, 5 and 6, control signals for valves 16, 17 and 18 are generated, which directionally change the flow rate of the working medium supplied to hydraulic motors 3, 5 and 6. The rotation speed of each hydraulic motor 3, 5 and 6 is entered in blocks 25, 26, 27. Next, the control signals are sent to the input control unit of the aircraft 37, which, when it moves, forms the current value of side slip from the runway axis 38. Side slip control aircraft 2 from the runway axis is carried out using a positioning sensor 32. In the presence of side slip, the wheels 4, 7 and 8 are forced to rotate by changing the flow rate of the working medium supplied to the hydraulic motors 3, 5 and 6. The regulation of the flow of the working medium is carried out by sending signals control 27, 28 and 29 to valves 16, 17 and 18. The formation of control signals 27, 28 and 29 is formed in accordance in line with the algorithm shown in Fig. 2.

Для руления самолета по летному полю с выключенными маршевыми двигателями используют алгоритм управления в соответствие со структурной схемой (фиг. 3). Входная команда пилота 30 поступает на блок задания скорости самолета при маневрировании 39. Затем переработанный сигнал управления поступает на формирование управляющих сигналов 27, 28 и 29 клапанов 16, 17 и 18, которые в свою очередь подают рабочую среду с необходимым расходом на гидромоторы 3, 5 и 6. Гидромоторы 3, 5 и 6 вращаются со скоростью, реализующей движение самолета на полосе. Управляющие сигналы 27, 28 и 29 являются входными сигналами управления для самолета. Это управление реализуется за счет блока 37. Блок 37 формирует выходной массив параметров-координат 40 самолета о его положении на аэродроме. Летчик, изучая эти параметры, в случае необходимости может изменять сигнал управления 30, осуществляя ручное управление самолетом.For aircraft taxiing on the airfield with main engines turned off, a control algorithm is used in accordance with the block diagram (Fig. 3). The pilot's input command 30 is fed to the block for setting the aircraft speed during maneuvering 39. Then the processed control signal is fed to the formation of control signals 27, 28 and 29 of valves 16, 17 and 18, which in turn supply the working medium with the required flow rate to hydraulic motors 3, 5 and 6. Hydraulic motors 3, 5 and 6 rotate at a speed that implements the movement of the aircraft on the runway. Control signals 27, 28 and 29 are control inputs for the aircraft. This control is implemented by block 37. Block 37 generates an output array of parameters-coordinates 40 of the aircraft about its position on the airfield. The pilot, studying these parameters, if necessary, can change the control signal 30, carrying out manual control of the aircraft.

Для реализации движения самолета задним ходом используют реверсивные гидромашины: насос 1 и гидромоторы 3, 5 и 6.To implement the movement of the aircraft in reverse, reversible hydraulic machines are used: pump 1 and hydraulic motors 3, 5 and 6.

Для раскручивания колес шасси самолета перед посадкой до скорости, соответствующей его текущей скорости полета, использует алгоритм управления в соответствие со структурной схемой (фиг. 4). Входная команда пилота 30 поступает в блок задания скорости самолета при осуществлении посадки 41. После измерения текущей скорости самолета и его высоты над опорной поверхностью формируют канал обратной связи на раскрутку колес шасси до скорости, равной посадочной скорости самолета. Это достигается подачей сигналов в блоки 34, 35 и 36 и дальнейшего изменения расхода рабочей среды, поступающей на гидромоторы 3, 5 и 6 за счет подачи сигналов управления 27, 28 и 29 на клапаны 16, 17 и 18. После этого формируют выходной массив параметров 42 самолета при снижении перед посадкой (текущая скорость, высота и т.д.). Режим выравнивания окружной скорости колес шасси перед посадкой работает в автоматическом режиме.To spin the wheels of the aircraft chassis before landing to a speed corresponding to its current flight speed, the control algorithm is used in accordance with the block diagram (Fig. 4). The input command of the pilot 30 enters the block for setting the speed of the aircraft during landing 41. After measuring the current speed of the aircraft and its height above the supporting surface, a feedback channel is formed to spin up the landing gear wheels to a speed equal to the landing speed of the aircraft. This is achieved by sending signals to blocks 34, 35 and 36 and further changing the flow rate of the working medium supplied to hydraulic motors 3, 5 and 6 by applying control signals 27, 28 and 29 to valves 16, 17 and 18. After that, an output array of parameters is formed 42 aircraft during descent before landing (current speed, altitude, etc.). The mode of leveling the circumferential speed of the landing gear wheels before landing works in automatic mode.

Создан способ и устройство управления вращением колес шасси самолета, позволяющие реализовать режимы разбега и пробега с боковым ветром, руления самолета по летному полю и выравнивания окружной скорости колес со скоростью самолета перед приземлением, при их эксплуатации на грунтовых неровных взлетно-посадочных полосах с обледенелыми и заснеженными участками.A method and a device for controlling the rotation of the wheels of the aircraft landing gear have been created, which make it possible to implement the modes of takeoff and run with a side wind, taxiing the aircraft along the airfield and aligning the circumferential speed of the wheels with the speed of the aircraft before landing, when operating on unpaved uneven runways with icy and snowy plots.

Также созданный способ и устройство позволяют повысить уровень безопасности самолетов при их эксплуатации на грунтовых неровных взлетно-посадочных полосах с обледенелыми и заснеженными участками на режимах разбега и пробега с боковым ветром, руления самолета по летному полю и выравнивания окружной скорости колес со скоростью самолета перед приземлением.Also, the created method and device make it possible to increase the level of aircraft safety during their operation on unpaved uneven runways with icy and snowy areas in the takeoff and crosswind run modes, aircraft taxiing along the airfield and aligning the circumferential speed of the wheels with the aircraft speed before landing.

Обозначения к описанию группы изобретенийDesignations for the description of a group of inventions

1 - устройство для перемещения рабочей среды под давлением, выполненное в виде насоса;1 - a device for moving the working medium under pressure, made in the form of a pump;

2 - самолет;2 - aircraft;

3 - гидромотор колеса передней стойки шасси самолета;3 - hydromotor of the wheel of the front landing gear of the aircraft;

4 - колесо передней стойки шасси самолета;4 - wheel of the front landing gear of the aircraft;

5 - гидромотор левого колеса основной стойки шасси самолета;5 - hydraulic motor of the left wheel of the main landing gear of the aircraft;

6 - гидромотор правого колеса основной стойки шасси самолета;6 - hydraulic motor of the right wheel of the main landing gear of the aircraft;

7 - левое колесо основной стойки шасси самолета;7 - left wheel of the main landing gear of the aircraft;

8 - правое колесо основной стойки шасси самолета;8 - right wheel of the main landing gear of the aircraft;

9 - предохранительный клапан насоса подпитки;9 - safety valve of the feed pump;

10, 11, 12 - предохранительные клапаны;10, 11, 12 - safety valves;

13 - насос подпитки;13 - boost pump;

14 - бак;14 - tank;

15 - обратный клапан;15 - check valve;

16 - клапан регулирования расхода рабочей среды для гидромотора колеса передней стойки шасси самолета;16 - valve for regulating the flow of the working medium for the hydraulic motor of the wheel of the front landing gear of the aircraft;

17 - клапан для регулирования расхода рабочей среды для гидромотора левого колеса основной стойки шасси самолета;17 - valve for regulating the flow of the working medium for the hydraulic motor of the left wheel of the main landing gear of the aircraft;

18 - клапан для регулирования расхода рабочей среды для гидромотора правого колеса основной стойки шасси самолета;18 - valve for regulating the flow of the working medium for the hydraulic motor of the right wheel of the main landing gear of the aircraft;

19 - энергетическая установка;19 - power plant;

20 - привод колеса передней стойки шасси самолета;20 - wheel drive of the front landing gear of the aircraft;

21 - привод левого колеса основной стойки шасси самолета;21 - drive of the left wheel of the main landing gear of the aircraft;

22 - привод правого колеса основной стойки шасси самолета;22 - drive of the right wheel of the main landing gear of the aircraft;

23 - всасывающая магистраль;23 - suction line;

24 - напорная магистраль привода колеса передней стойки шасси самолета;24 - pressure line of the wheel drive of the front landing gear of the aircraft;

25 - напорная магистраль привода левого колеса основной стойки шасси самолета;25 - pressure line of the drive of the left wheel of the main landing gear of the aircraft;

26 - напорная магистраль привода правого колеса основной стойки шасси самолета;26 - pressure line of the drive of the right wheel of the main landing gear of the aircraft;

27 - сигнал управления клапана 16;27 - valve control signal 16;

28 - сигнал управления клапана 17;28 - valve control signal 17;

29 - сигнал управления клапана 18;29 - valve control signal 18;

30 - входная команда пилота для управления самолетом;30 - input command of the pilot to control the aircraft;

31 - блок задания скорости самолета для разбега или пробега;31 - block setting the speed of the aircraft for takeoff or run;

32 - датчик позиционирования положения самолета на полосе;32 - sensor positioning the position of the aircraft on the runway;

33 - блок реле;33 - relay block;

34 - блок определения скорости гидромотора 3;34 - block for determining the speed of the hydraulic motor 3;

35 - блок определения скорости гидромотора 5;35 - block for determining the speed of the hydraulic motor 5;

36 - блок определения скорости гидромотора 6;36 - block for determining the speed of the hydraulic motor 6;

37 - входной блок управления самолетом;37 - input control unit of the aircraft;

38 - выходная величина бокового скольжения самолета с оси ВПП;38 - output value of the side slip of the aircraft from the runway axis;

39 - блок задания скорости самолета при маневрировании на аэродроме;39 - block setting the speed of the aircraft when maneuvering at the airport;

40 - выходной массив параметров-координат самолета о его положении на аэродроме;40 - output array of parameters-coordinates of the aircraft about its position at the airfield;

41 - блок задания скорости самолета при осуществлении посадки;41 - block setting the speed of the aircraft during landing;

42 - выходной массив параметров самолета при снижении перед посадкой (текущая скорость, высота и т.д.).42 - output array of aircraft parameters during descent before landing (current speed, altitude, etc.).

Claims (4)

1. Способ управления вращением колес шасси самолета, включающий формирование управляющего сигнала на исполнительные устройства привода колес шасси и соответствующее приведение колес шасси во вращение для реализации режима руления по летному полю и режима выравнивания окружной скорости колес со скоростью самолета перед приземлением, отличающийся тем, что дополнительно осуществляют контроль бокового скольжения колес шасси и при его наличии осуществляют принудительное вращение колес шасси для реализации режима разбега и пробега с боковым ветром.1. A method for controlling the rotation of aircraft landing gear wheels, including generating a control signal to the landing gear wheel drive actuators and correspondingly bringing the landing gear wheels into rotation to implement the taxiing mode on the airfield and the mode of aligning the circumferential speed of the wheels with the aircraft speed before landing, characterized in that additionally carry out control of the side slip of the wheels of the chassis and, if it is available, carry out the forced rotation of the wheels of the chassis to implement the takeoff run and run with a side wind. 2. Устройство управления вращением колес шасси самолета, содержащее энергетическую установку, приводы, включающие исполнительные устройства приводов колес шасси, соединенные между собой напорными магистралями с устройством для перемещения рабочей среды под давлением, отличающееся тем, что каждый привод выполнен гидравлическим и дополнительно содержит как минимум один клапан для регулирования расхода рабочей среды, а в качестве исполнительного устройства использован гидромотор.2. A device for controlling the rotation of the wheels of the landing gear of an aircraft, containing a power plant, drives, including actuators for driving the wheels of the landing gear, interconnected by pressure lines with a device for moving the working medium under pressure, characterized in that each drive is made hydraulic and additionally contains at least one a valve for regulating the flow of the working medium, and a hydraulic motor is used as an actuator. 3. Устройство управления вращением колес шасси самолета по п. 2, отличающееся тем, что в качестве гидромоторов использованы реверсивные гидромоторы.3. The device for controlling the rotation of the wheels of the aircraft landing gear according to claim 2, characterized in that reversible hydraulic motors are used as hydraulic motors. 4. Устройство управления вращением колес шасси самолета по п. 2, отличающееся тем, что в качестве устройства для перемещения рабочей среды под давлением использован регулируемый насос с режимом поддержания потребляемого уровня мощности.4. The device for controlling the rotation of the wheels of the aircraft landing gear according to claim 2, characterized in that an adjustable pump with a mode of maintaining the consumed power level is used as a device for moving the working medium under pressure.
RU2021125473A 2021-08-30 Method and apparatus for controlling the rotation of the landing gear wheels of a plane RU2780699C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2780699C1 true RU2780699C1 (en) 2022-09-29

Family

ID=

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB603791A (en) * 1945-08-25 1948-06-23 St Johns Ind Company Ltd Landing wheel driving means
GB2311264A (en) * 1996-03-22 1997-09-24 Paul William Toon Rotating undercarriage wheels prior to landing
RU2495792C2 (en) * 2011-07-11 2013-10-20 Сергей Иванович Ивандаев Method of aircraft landing gear wheels driving and aircraft landing gear with driven wheels

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB603791A (en) * 1945-08-25 1948-06-23 St Johns Ind Company Ltd Landing wheel driving means
GB2311264A (en) * 1996-03-22 1997-09-24 Paul William Toon Rotating undercarriage wheels prior to landing
RU2495792C2 (en) * 2011-07-11 2013-10-20 Сергей Иванович Ивандаев Method of aircraft landing gear wheels driving and aircraft landing gear with driven wheels

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8517303B2 (en) Integrated multifunctional powered wheel system for aircraft
CN103538731B (en) Without draw bar aircraft trailer
GB2587685A (en) Systems, arrangements, structures and methods for aircraft
WO1995029094A1 (en) Aircraft landing-gear drive system
CN101506041A (en) Device for autonomous movement of an aircraft on the ground
US2698147A (en) Aircraft with fixed wings and lifting rotor
US20200307811A1 (en) Aviation hydraulic propulsion system utilizing secondary controlled drives
US9751621B2 (en) Steering control in an aircraft equipped with a wheel drive system
RU2780699C1 (en) Method and apparatus for controlling the rotation of the landing gear wheels of a plane
US3603697A (en) Engine, propeller and rotor installations
US2464663A (en) Slotted wing for aircraft
CN102849211A (en) Variable power vertical short-distance takeoff landing aircraft with fixed wings
CN105691601A (en) Aircraft propelling device based on hydraulic motor and propelling control system
US3034748A (en) Taxi-drive for landing wheels
CN113934223A (en) Unmanned autorotation gyroplane landing control method
CN107891971A (en) Front-wheel drive simultaneously realizes the aircraft propulsion device and method that differential driving turns to
EP1631494B1 (en) Method for supporting a propelled flying object during take-off and/or landing
JP3052090B2 (en) Aircraft landing gear and control system
US3405890A (en) Control means in fluid-power driven, fluid-borne vehicles
US20200391856A1 (en) Taxiing system for an aircraft
RU2317220C1 (en) Method of forming the system of forces of flying vehicle and flying vehicle-ground-air-amphibian for realization of this method
Brusov et al. Development of hydraulic transmission for implementing an active drive of the landing gear wheels of modern transport aircraft
US11332237B2 (en) Method for controlling the torque of an aircraft wheel rotation drive device
US2578350A (en) Variable pitch propeller
US2317342A (en) Rotary wing aircraft