элемент шасси для самолета с тележкой и механически поворачивающимися мостами

Формула изобретения

1. Элемент (14) шасси самолета, включающий в себя тележку (16), имеющую по меньшей мере три моста (18, 20, 22) и средство (34, 36, 38) для поворота указанной тележки вокруг центральной оси (С), ориентированной практически вертикально, когда самолет находится на земле, отличающийся тем, что тележка (16) имеет передний мост (20) и задний мост (22), способные, соответственно, поворачиваться вокруг передней оси (В1) и задней оси (В2), параллельных центральной оси (С) фиксированного центрального моста и расположенных симметрично по обеим сторонам центральной оси, средство управления поворотом (44-49), оказывающее механическое воздействие на передний мост (20) и задний мост (22), так что поворот тележки (16) вокруг центральной оси (С) одновременно вызывает поворот в противоположном направлении переднего моста (20) и поворот в том же направлении заднего моста (22), соответственно вокруг передней оси (В1) и задней оси (В2).

2. Элемент шасси по п.1, в котором средство управления поворотом (44-49) сконструировано таким образом, что поворот переднего моста (20) и заднего моста (22) имеет одну и ту же амплитуду, меньшую, чем амплитуда поворота тележки (16) вокруг центральной оси (С).

3. Элемент шасси по любому из пп.1 и 2, в котором средство управления поворотом содержит передний рычажный механизм (44, 46, 48) и задний рычажный механизм (45, 47, 49), которые являются независимыми один от другого, причем оба соединены с неповорачивающейся фиксированной опорной частью (30), на которой держится тележка (16).

4. Элемент шасси по п.3, в котором передний и задний рычажные механизмы, соответственно, включают в себя переднее коромысло (44) и заднее коромысло (45), шарнирно соединенные с тележкой (16) между центральной осью (С) и передней осью (В1) и задней осью (В2), первую переднюю тягу (46) и заднюю тягу (47), шарнирно соединенные с опорной частью и передним коромыслом (44) и задним коромыслом (45), и вторую переднюю тягу (48) и заднюю тягу (49), шарнирно соединенную с передним коромыслом (44) и задним коромыслом (45), и передним мостом (20) и задним мостом (22).

5. Элемент шасси по п.4, в котором переднее коромысло (44) и заднее коромысло (45) шарнирно соединены с тележкой (16) посредством промежуточных переднего (D1) и заднего (D2) шпинделей, расположенных симметрично относительно центральной оси (С), в первой плоскости (Р), содержащей центральную ось (С), переднюю (В1) и заднюю (В2) оси и ориентированных параллельно указанным осям.

6. Элемент шасси по п.5, в котором первая передняя тяга (46) и задняя тяга (47) полностью находятся по одну сторону от первой плоскости (Р) и симметричны по отношению ко второй плоскости, перпендикулярной первой плоскости (Р), и проходящей через центральную ось (С), когда тележка не повернута относительно этой оси, причем вторая передняя тяга (48) расположена полностью по одну сторону от первой плоскости, противоположно той стороне, где находится первая передняя тяга (46) и задняя тяга (47), и вторая задняя тяга (49) пересекает первую плоскость.

7. Элемент шасси по любому из пп.5 и 6, в котором в переднем и заднем рычажных механизмах первая передняя тяга (46, 47) и вторая тяга (48, 49) шарнирно соединены с двумя плечами коромысел (44, 45), расположенными по одну сторону от промежуточной оси (D1, D2), так что их ориентируют в направлениях, которые практически перпендикулярны направлениям ориентации указанных плеч, когда тележка (16) не повернута вокруг центральной оси (С).

8. Элемент шасси по любому из пп.4-7, в котором вторая передняя тяга (48) и задняя тяга (49), соответственно, шарнирно соединены с передним мостом (20) и задним мостом (22) посредством передней скобы (50) и задней скобы (51), сориентированы в направлениях, практически перпендикулярных второй передней тяге (48) и задней тяге (49), когда тележка (16) не повернута вокруг центральной оси (С).

9. Элемент шасси по любому из предшествующих пунктов, в котором тележка (16) также имеет фиксированный центральный мост (18), ориентированный в направлении, перпендикулярном центральной оси (С).

10. Элемент шасси по любому из предшествующих пунктов, в котором средство для поворота тележки (16) вокруг центральной оси (С) содержит толкатели (34), действующие на тележку посредством механизма реечной передачи (36, 38).

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к оснащенному тележкой элементу шасси с механически поворачивающимися относительно шарниров мостами для самолетов.

Более конкретно, настоящее изобретение относится к элементу хвостового шасси, которым можно оснастить широкофюзеляжный самолет с поворачивающимся носовым шасси, подкрыльными шасси и хвостовым шасси, установленным под фюзеляжем.

На большинстве существующих авиалайнеров шасси включает поворачиваемое относительно шарниров носовое шасси, неповорачиваемое относительно шарниров подкрыльное шасси, образованное из двух элементов, обычно размещенных под крыльями, когда шасси выпускается. Когда самолет, оснащенный шасси этого типа, находится на земле, он поворачивается вокруг мгновенного центра вращения, который постоянно расположен на оси подкрыльного шасси.

На самых крупных самолетах очень высокая нагрузка, приходящаяся на шасси особенно в тот момент, когда самолет касается земли, приводит к увеличению числа колес посредством добавления к неповорачивающимся относительно шарниров подкрыльным шасси хвостового шасси, образованного двумя элементами, установленными под фюзеляжем. Для того чтобы не слишком увеличивать радиус поворота самолета на земле и чтобы избежать ускоренного износа шин, тележки, образующие каждый из элементов хвостового шасси, делают поворачивающимися относительно шарниров при определенных условиях. Эти условия предполагают, что самолет находится на земле, что скорость колес низкая (например, ниже приблизительно 28 км/ч), но не равна нулю и что угол поворота носового шасси превышает определенный предел (например, приблизительно 20^o).

В шасси этого типа, которое используется, в частности, в "Боинге 747", ориентацией тележек, образующих хвостовое шасси, находящееся под фюзеляжем, управляют гидравлически при помощи силовых цилиндров или толкателей в соответствии с показателями, пропорциональными углу поворота носового шасси, так что оси каждого из поворачивающихся мостов, а также оси носового шасси пересекаются в одной точке, расположенной на оси подкрыльных шасси, причем эта точка образует мгновенный центр вращения.

В результате такого расположения уменьшается радиус поворота, что позволяет самолету поворачиваться более эффективно. Более того, ориентация тележек хвостового шасси, размещенного под фюзеляжем, позволяет снизить пробуксовку шин и, соответственно, их износ.

Однако этот известный способ не полностью устраняет пробуксовку шин хвостового шасси, размещенного под фюзеляжем, особенно когда каждый элемент из указанной цепочки элементов имеет более двух осей. Износ шин снижается, но все равно остается.

Настоящее изобретение конкретно относится к поворачивающемуся шасси, включающему механизм, посредством которого ориентация тележки сопровождается одновременной ориентацией переднего и заднего мостов каждого из элементов указанного шасси, так что самолет может делать более крутой поворот, а это позволяет не допустить пробуксовки шин, которая ведет к их преждевременному износу.

Для этой цели настоящее изобретение предлагает элемент шасси самолета, включающий в себя тележку, имеющую по меньшей мере два моста и средство для поворота указанной тележки вокруг центральной оси, ориентированной практически вертикально, когда самолет находится на земле, отличающийся тем, что тележка имеет передний мост и задний мост, способные соответственно поворачиваться вокруг передней оси и задней оси параллельно центральной оси и расположенные симметрично по сторонам указанной центральной оси, причем средство управления поворотом действует механически на передний и задний мосты, так что поворот тележки вокруг центральной оси одновременно вызывает поворот в противоположном направлении переднего моста и поворот в том же направлении заднего моста соответственно вокруг передней и задней оси.

Предпочтительно, чтобы средство управления поворотом было сконструировано таким образом, чтобы поворот переднего и заднего мостов имел одну и ту же амплитуду, меньшую, чем амплитуда поворота тележки вокруг центральной оси.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения средство управления поворотом является полностью механическим и содержит передний рычажный механизм и задний рычажный механизм, которые независимы одно от другого, причем оба соединены с неповорачивающейся фиксированной опорной частью, несущей тележку.

Передний и задний рычажные механизмы соответственно содержат переднее коромысло и заднее коромысло, шарнирно соединенные на тележке между центральной осью и передней и задней осями, первые переднюю тягу и заднюю тягу, шарнирно соединенные между опорной частью и передним коромыслом и задним коромыслом, и вторые переднюю тягу и заднюю тягу, шарнирно соединенные между передним коромыслом и задним коромыслом, и передний и задний мосты.

Более конкретно, переднее коромысло и заднее коромысло шарнирно соединены на тележке посредством промежуточных переднего и заднего шпинделей, которые расположены симметрично относительно центральной оси в первой плоскости, содержащей центральную, переднюю и заднюю оси, которые ориентированы параллельно указанным осям.

Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения первая передняя и задняя тяги полностью расположены на одной и той же стороне первой плоскости и симметрично относительно второй плоскости, перпендикулярной первой плоскости и проходящей через центральную ось, когда тележка не поворачивается вокруг центральной оси. Вторая передняя тяга расположена полностью на одной стороне первой плоскости, противоположно стороне, содержащей первую переднюю и заднюю тяги, и вторая задняя тяга пересекает первую плоскость.

И в переднем, и в заднем рычажном механизмах первая тяга и вторая тяга шарнирно соединены на двух плечах коромысла на каждой стороне промежуточной оси, так чтобы они были ориентированы в направлении, практически перпендикулярном направлениям ориентации указанных плеч, когда тележка не повернута вокруг центральной оси.

Похожим образом вторая передняя и задняя тяги соответственно сочленены шарнирно на переднем и заднем мостах посредством передней и задней скобы, ориентированных в направлениях, практически перпендикулярных второй передней и задней тяге, когда тележка не повернута вокруг центральной оси.

В одном варианте изобретения тележка также поддерживает фиксированный центральный мост, ориентированный в направлении, перпендикулярном центральной оси.

Более того, средство поворота тележки вокруг центральной оси предпочтительно должно включать толкатели, которые воздействуют на тележку посредством механизмов реечной передачи.

Далее настоящее изобретение более подробно описано в связи с вариантами его осуществления, которые не ограничивают рамки изобретения и которые описаны со ссылками на чертежи, где:

фиг.1 - Горизонтальная проекция самолета, оснащенного шасси по настоящему изобретению,

фиг.2 иллюстрирует определение углов поворота тележки и переднего и заднего мостов правого элемента хвостового шасси самолета по фиг.1, когда носовое шасси поворачивается направо на угол а,

фиг.3 - Вид сбоку одного из элементов хвостового шасси под фюзеляжем самолета по фиг.1,

фиг.4 - Горизонтальная проекция элемента, показанного на фиг.3.

На фиг. 1 показана горизонтальная проекция широкофюзеляжного самолета, шасси которого включает носовое шасси 10 и основное шасси, образованное двумя подкрыльными элементами 12 и двумя хвостовыми элементами 14.

Обычно носовое шасси 10, размещенное в центральном положении под передним обтекателем фюзеляжа, может поворачиваться. В варианте изобретения, взятом в качестве примера, указанное носовое шасси 10 состоит из одного моста с четырьмя колесами.

Элементы 12 подкрыльного шасси не могут поворачиваться и обычно расположены под крыльями самолета, когда шасси выпущено. В варианте изобретения, взятом в качестве примера, каждый элемент 12 имеет два моста, каждый из которых оснащен двумя колесами.

В соответствии с настоящим изобретением каждый из элементов 14 хвостового шасси самолета может поворачиваться, что относится также к переднему и заднему мостам указанных элементов.

В варианте изобретения, взятом в качестве примера, каждый из элементов 14 заднего или хвостового шасси имеет три моста с двумя колесами, включая фиксированный центральный мост, а также передний мост и задний мост, которые могут быть ориентированными. В одном из вариантов каждый из элементов 14 может иметь только два моста с двумя колесами, причем эти два моста представляют собой передний мост и задний мост, которые могут поворачиваться в соответствии с настоящим изобретением. И, наоборот, каждый из элементов 14 хвостового шасси может иметь более трех мостов. Во всех случаях количество колес на каждом мосту может быть больше двух, при этом такое решение не будет выходить за рамки настоящего изобретения.

Если для того, чтобы показать геометрическую ось подкрыльного шасси, когда шасси выпущено, использовать ось А, то мгновенный центр вращения О самолета на земле все равно будет расположен на указанной оси А. Точнее, на фиг.1 и 2 показаны примеры того, где находится мгновенный центр вращения О в том случае, когда переднее шасси 10 повернуто направо на угол а.

В связи с приведенным ниже описанием желательно обратиться к схеме на фиг. 2, которая относится к правому элементу 14 хвостового шасси. При других значениях угла поворота сопоставимую схему можно начертить для левого элемента 14 хвостового шасси.

В соответствии с настоящим изобретением, когда носовое шасси 10 повернуто направо под углом а, то правый и левый элементы 14 хвостового шасси ориентированы налево соответственно под углом 1 и 2. Эти углы 1 и 2 заданы таким образом, что поперечные геометрические оси Х правого и левого элементов 14 пересекаются в точке, совпадающей с мгновенным центром вращения О.

Более того, передний и задний мосты каждого из элементов 14 затем соответственно ориентированы направо и налево под тем же углом 1 (правый элемент) и под тем же углом 2 (левый элемент). Значения указанных углов 1 и 2 устанавливают таким образом, что оси Y1 и Y2 каждого из переднего и заднего мостов, ориентированных таким образом, также пересекаются в точке, которая совпадает с мгновенным центром вращения О самолета.

На практике углы ориентации 1 и 2 каждого из элементов 14 рассчитывают пропорционально углу ориентации а носового шасси 10 самолета. Как будет показано дальше, углы ориентации 1 и 2 переднего и заднего мостов каждого из элементов 14 определяются автоматически механизмами, встроенными в указанные элементы.

Два элемента 14 хвостового шасси самолета, схематично показанные на фиг. 1, имеют идентичную конструкцию. Подробное описание одного из этих элементов 14, приведенное ниже со ссылками на фиг.3 и 4, будет относиться и ко второму элементу 14 хвостового шасси.

Элемент 14 хвостового шасси, показанного на фиг.3 и 4 содержит тележку 16, похожую на коромысло, которая поддерживает центральный мост 18, передний мост 20 и задний мост 22.

Центральный мост 18 прикреплен в центральной части тележки 16, имеющей большее сечение, причем этот мост держится не на шарнире, но может вращаться. Геометрическая ось центрального моста 18 совпадает с поперечной осью Х элемента 14, которая проходит через мгновенный центр вращения О самолета на земле, как объясняется в отношении фиг.1 и 2.

Однако передний 20 и задний 22 мосты установлены на каждом конце тележки 16 так, чтобы они могли поворачиваться вокруг передней оси В1 и задней оси В2, которые идут параллельно друг другу. Эти оси В1 и В2 ориентированы вертикально, когда самолет находится на земле. В материале они представляют собой валы 24 и 26, которые соответственно представляют собой одно целое с мостами 20 и 22 и поддерживаются каждым концом тележки 16 так, что могут поворачиваться относительно оси.

В данном варианте осуществления изобретения каждый из мостов 18, 20 и 22 имеет два колеса с шинами 18.

Каждый из элементов шасси 14 также содержит фиксированную неповорачивающуюся опорную часть 30, несущую тележку 16. В соответствии с настоящим изобретением между указанной опорной частью 30 и тележкой 16 вставлено средство, предназначенное для того, чтобы осуществлять поворот тележки вокруг центральной оси С на равном расстоянии от передней и задней осей В1 и В2 и с ориентацией параллельно этим осям. Эта центральная ось С пересекает поперечную геометрическую ось Х центрального моста 18 и является перпендикулярной ей. Центральная ось С в материале представляет собой стойку 32 на тележке 16, которая идет вверх от центральной части тележки и проникает в трубчатую часть опорной части 30. Конкретно, взаимодействие между стойкой 32 и опорной частью 30 таково, что тележка 16 может поворачиваться вокруг центральной оси С, в то время как ее поддерживает опорная часть 30.

Чтобы обеспечить управление поворотом тележки 16 вокруг оси С, опорная часть 30 оснащена двумя группами противоположных силовых цилиндров или толкателей 34 (фиг. 4). Каждая из противоположных групп толкателей управляет смещением зубчатой рейки 36, ориентированной по касательной к стойке 32, в направлении, параллельном геометрической оси X, когда тележка не повернута вокруг центральной оси С. Две зубчатые рейки 36 входят в зацепление с шестерней 38, которая представляет собой одно целое со стойкой 32.

В зависимости от того, приведены ли противоположные зубчатые рейки 34 в первое направление или в противоположное, тележка 16 поворачивается направо или налево под действием механизма реечной передачи 36, 38. Как показано на фиг. 2, вращение тележки 11 вокруг оси С заставляет перемещаться оси В1 и В2 в положение В"1 и В"2.

Обычно опорная часть 30, несущая тележку 16, соединена с конструкцией самолета посредством механизма, имеющего шарнирно соединенные рычаги; при помощи этого механизма узел в сборе 14 можно выпускать и убирать в углубления, не показанные на чертеже, которые сделаны в фюзеляже самолета для этой цели. Такой шарнирный механизм хорошо известен специалистам и не является частью настоящего изобретения. Как показано на фиг.3, он содержит задний рычаг амортизатора 40 и переднюю распорку амортизатора 42, концы которой шарнирно соединены с опорной частью 30 соответственно спереди и сзади от оси С.

В соответствии с настоящим изобретением имеется средство управления поворотом, предназначенное для воздействия на передний мост 20 и задний мост 22, так что поворот тележки 16 вокруг центральной оси С заставляет вращаться в противоположном направлении передний мост 20 и заставляет вращаться в том же направлении задний мост 22 соответственно вокруг передней оси В1 и задней оси В2.

Более конкретно, указанное средство управления поворотом содержит передний рычажный механизм и задний рычажный механизм, которые соединены с опорной частью 30 и расположены таким образом, что поворот переднего моста 20 и заднего моста 22 имеет одинаковую амплитуду, меньшую, чем амплитуда поворота тележки 16 вокруг центральной оси С.

Как более подробно показано на фиг.4, передний рычажный механизм содержит переднее коромысло 44, шарнирно соединенное с тележкой 16 посредством переднего промежуточного шпинделя D1 параллельно осям С, В1 и В2 и расположенное в той же плоскости Р, что и указанные оси, между центральной осью С и передней осью В1.

Передний рычажный механизм также содержит первую переднюю тягу 46, находящуюся между опорной частью 30 и передним коромыслом 44, и вторую переднюю тягу 48, расположенную между передним коромыслом 44 и скобой 50, которая представляет собой одно целое с валом 24, соединенным с передним мостом 20.

Более конкретно, конструкция переднего рычажного механизма такова, что первая передняя тяга 46 целиком находится с одной стороны плоскости Р, а вторая передняя рулевая тяга 48 полностью находится с другой стороны плоскости Р. Более того, когда оси переднего моста 20 и заднего моста 22 ориентированы практически перпендикулярно указанной плоскости, как показано на фиг. 4, т. е. когда тележка 16 не повернута вокруг центральной оси С, то первая передняя тяга 46 ориентирована практически параллельно плоскости Р.

Концы первой передней тяги 46 соответственно шарнирно соединены с фиксированной опорной частью 30 и первым концом переднего коромысла 44 посредством шпинделей Е1 и F1. Аналогичным образом концы второй передней тяги 48 соответственно шарнирно соединены с противоположным концом переднего коромысла 44 и с концом скобы 50 посредством шпинделей G1 и H1. Шпиндели Е1, F1, G1 и H1 все параллельны осям С, B1, B2 и D1.

Чтобы передача усилий происходила в оптимальных условиях, первая передняя тяга 46 и первая вторая тяга 48 шарнирно соединены с плечами переднего коромысла 44 на одной стороне первой промежуточной оси D1 в направлениях, практически перпендикулярных направлениям ориентации каждого указанного плеча, когда тележка 16 не повернута вокруг центральной оси. По этой же причине при таких же условиях ориентации тележки 16 передняя скоба 50 ориентирована в направлении, практически перпендикулярном второй передней тяге 48.

Задний рычажный механизм, который соединяет опорную часть 30 с валом 26, который представляет собой одно целое с задним мостом 22, имеет конфигурацию, очень похожую на конфигурацию переднего рычажного механизма.

Таким образом, передний рычажный механизм имеет заднее коромысло 45, шарнирно соединенное с тележкой 16 посредством заднего промежуточного шпинделя D2, расположенного между центральной осью С и задней осью В2, находящееся в той же плоскости Р, что и указанные оси, и ориентированное параллельно указанным осям. Промежуточные оси D1 и D2 расположены симметрично по обе стороны от центральной оси С и находятся ближе к этой оси С, чем передняя ось В1 и задняя ось В2.

Задний рычажный механизм также имеет первую заднюю тягу 47, соединяющую заднее коромысло 45 с фиксированной опорной частью 30, и вторую заднюю тягу 49, соединяющую заднее коромысло 45 со скобой 51, которая представляет собой одно целое с валом 26 и связана с задним мостом 22.

Первая задняя тяга 47 полностью находится по ту же сторону плоскости Р, что и передняя тяга 46, и она ориентирована практически параллельно указанной плоскости, когда тележка 16 не повернута, как показано на фиг.4. Конкретно, первая передняя тяга 46 и задняя тяга 47 расположены практически симметрично по отношению к плоскости медианы тележки 16, проходящей через центральную ось С, и ориентированы параллельно плоскости Р.

Однако вторая задняя тяга 49 имеет ориентацию, отличную от ориентации второй передней тяги 48. Конкретно, вторая задняя тяга 49 пересекает плоскость Р. Это расположение призвано обеспечить, чтобы поворот вокруг оси переднего моста 20 и заднего моста 22 происходил с идентичной амплитудой, но в противоположных направлениях.

Концы первой задней тяги 47 соответственно шарнирно соединены с фиксированной опорной частью 30 и с первым концом заднего коромысла 45 посредством шпинделей Е2 и F2. Таким же образом концы второй задней тяги 49 соответственно шарнирно соединены со вторым концом заднего коромысла 45 и с концом скобы 51 посредством шпинделей G2 и Н2. Шпиндели Е2, F2, G2 и Н2 также параллельны осям С, B1, B2, D1 и D2.

Чтобы обеспечить максимальную эффективность передачи усилий, первая задняя тяга 4 и вторая задняя тяга 49 ориентированы в направлениях, практически перпендикулярных направлению ориентации двух плеч заднего коромысла 45, с которым шарнирно соединены указанные тяги, когда тележка не повернута вокруг центральной оси С. По этой же причине и при таких же условиях вторая задняя тяга 49 также ориентирована в направлении, практически перпендикулярном задней скобе 51.

Очевидно, что, прилагая соответствующие усилия на различные рычаги образованных таким образом переднего рычажного механизма и заднего рычажного механизма, поворот тележки 16 вокруг центральной оси С автоматически ведет к повороту в двух противоположных направлениях переднего моста 20 и заднего моста 22 вокруг осей B1 и B2. Более того, амплитуды указанных поворотов таковы, что получают совпадение осей X, Y1 и Y2 в мгновенном центре вращения О, как разъяснялось ранее в отношении фиг.1 и 2.

Очевидно, что, хотя рычажный механизм, описанный выше, представляет собой предпочтительный вариант осуществления изобретения, управление поворотом переднего и заднего мостов можно обеспечить и другими способами, в частности посредством механизма с реечной передачей, и это также будет входить в рамки настоящего изобретения.