Пристрій для розкручування колеса шасі літака перед приземленням

Реферат: UA 121259 U UA 121259 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до авіаційної техніки, а саме до пристроїв для примусового розкручування коліс шасі літака перед приземленням на посадкову смугу, і може бути використана на будь-яких типах літаків цивільної авіації, а також на літаках військової авіації при велосипедній компоновці пневматиків. На даний час при експлуатації всього світового існуючого парку літальних апаратів рішуче віддається перевага посадці літаків всіх типів без попереднього розкручування коліс шасі. При цьому технічно обґрунтованих висновків неможливості або недоцільності застосування принципу розкручування коліс шасі не існує, хоча в засобах масової інформації і, особливо, в останній час - в соціальних мережах ця тема постійно обговорюється і основними учасниками цих дискусій є діючі пілоти цивільної авіації, на плечах яких лежить відповідальність за сотні життів пасажирів керованих ними літаків. При приземленні літака, колеса шасі знаходяться в нерухомому стані, та при контакті колеса з бетонною посадковою смугою при швидкості понад 200 км/год., нерухомий гумовий пневматик починає ковзати десятки метрів по смузі, залишаючи сліди на поверхні бетону, допоки не набере необхідної обертової швидкості, що буде відповідати шляховій швидкості літака відносно посадкової поверхні. В цей момент спостерігається вкрай мала ефективність зчеплення пневматика з поверхнею посадкової смуги. При цьому також відбувається потужне тертя та нагрівання гумового протектора колеса, що іноді призводить до його горіння, а також до можливого вибуху пневматика. Окрім цього, гумовий пневматик піддається інтенсивному зношуванню та максимальним зусиллям на розрив, в результаті чого істотно скорочується термін його служби, а також збільшується ймовірність виходу з ладу, що може призвести до аварії. Також момент контакту нерухомого колеса з посадковою смугою генерує потужний динамічний удар по консолі шасі, а також всієї конструкції літака, що супроводжується, так званим, капотуючим моментом. Застосування технічних рішень для зменшення сили удару по консолі шасі шляхом амортизації за допомогою демпфуючих пристроїв (телескопічних, з використанням нахилених стояків, важільних і напівважільних схем кріплення шасі і т.д.) при значному ускладненні конструкції тільки частково вирішують проблему зниження сили переднього удару. Відоме колесо шасі літального апарата з аеродинамічним приводом (Патент РФ 2495793, приор. 03.05.12, опубл.20.10.13, бюл. № 29, МПК (2006.01) В 64 С 25/40), що містить колесо шасі літального апарата з аеродинамічним приводом, на бічних поверхнях шини виконані лопатки з гуми, які не виступають за ширину профілю шини та є монолітними з шиною колеса. Відомий також пристрій для обертання коліс шасі літака потоком повітря (заявка РФ на винахід № 94025955/11 МПК 6 В64С25/40, опубл. 10.06.1996), що містить встановлені на диску колеса радіально від маточини до обода з можливістю обертання лопаті у вигляді карманів, що мають форму сферичних сегментів та забезпечені інерційним вантажем. Недоліком вище наведених аналогів є конструктивні елементи, виступаючі за обід колеса, які збільшують габарити шасі і ускладнюють систему його випускання та прибирання. Внесення змін в конструкцію шасі потребує значних зусиль конструкторських колективів та зміни обладнання для виготовлення модифікованих гумових пневматиків та дисків для шасі літаків, при цьому лінійна швидкість колеса буде набагато меншою відповідно до коефіцієнта різниці в зовнішніх діаметрах пневматика та розміщених на бічних поверхнях шини лопатей у вигляді карманів. Відомий пристрій для розкручування авіаколіс (Патент РФ 2041138, приор. 30.04.1991, опубл. 09.08.1995, МПК (1995.01) В 64 С 25/40), що включає обтічник, виконаний несиметричним відносно вертикальної площини, що проходить через вісь колеса і встановлений на шасі. Обтічник повністю закриває верхню половину колеса і частину нижньої половини колеса, і являє собою сектор з кутом 35°. Недоліками вказаного пристрою є ускладнення конструкції колеса та неможливість примусового розкручування коліс шасі до швидкості обертання, яка дорівнює шляховій швидкості літака в момент контакту із злітно-посадковою смугою. При використанні даного пристрою спостерігається низька ефективність зчеплення пневматика з поверхнею посадкової смуги, в результаті чого істотно скорочується термін його служби, а також збільшується ймовірність виходу з ладу, що може призвести до аварії. Відомий пристрій для здійснення посадки літака за допомогою колісного шасі (Деклараційний патент на винахід України № 67924, приор. 23.05.2003, опубл. 15.07.2004, МПК (2006) В 64 С 25/00), що містить пневматик, барабан зі змінною і незмінною ребордами, по обидва боки якого прикріплені механізми розкручування у вигляді двох вітродвигунів з 1 UA 121259 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 лопатками, верхня половина колеса з вітродвигунами закрита кожухами з прорізами, а до лопаток під кожух підведені повітроводи. Недоліком вказаного пристрою є складність та громіздкість конструкції повітрозабірних пристроїв, що вимагає спеціальних заходів для їх підбирання разом з шасі після зльоту. При зльоті такі повітрозабірники створюють значний аеродинамічний опір руху, який гальмує літак. Використання балонної системи пов'язано, насамперед, із великою додатковою вагою та вимагає перед польотом заправки повітрям під високим тиском, що значно ускладнює технічне обслуговування літака. У всіх вищенаведених пристроях для розкручування колеса шасі літака перед приземленням запропоновані крильчатки, встановлені безпосередньо на колесі шасі, при цьому діаметр запропонованої крильчатки значно менше зовнішнього діаметра пневматика, тому лінійна швидкість колеса буде набагато меншою відповідно до коефіцієнта різниці в зовнішніх діаметрах пневматика та крильчатки, а сила тиску повітряного потоку на лопаті крильчатки буде вкрай недостатньою для розкручування колеса по причині протидії цього ж повітряного потоку на протилежну половину крильчатки, яка буде рухатись навпроти напрямку руху літака. Найбільш близьким до заявленого є пристрій для розкручування колеса шасі літака перед приземленням (Заявка на KM України № u 2017 04676, приор. 15.05.2017, МПК (2017.01) В 64 С 25/40), який містить механізм розкручування у вигляді окремого навісного технічного вузла, виконаного у вигляді лопатевої прямої крильчатки, встановленої всередині круглого корпусукожуха, який сполучений із подвійним важільно-притискним механізмом з пружинами і муфтою, що виконана з можливістю взаємодії амортизаційного стояка шасі з корпусом пристрою, лопаті крильчатки розташовані паралельно до осі обертання коліс шасі та перпендикулярно вектору дії потоку повітря. З обох боків корпусу-кожуха в окремих повітрообтічних закритих корпусах розташовані пари зчеплених шестерень (ведуча і ведена) циліндричної зубчастої передачі, ведуча шестірня закріплена на валу крильчатки, ведена шестірня закріплена на валу, паралельному до вала крильчатки. Недоліками даного пристрою є те, що при велосипедній компоновці пневматиків лопаті в нижньому відкритому секторі пристрою, встановленого на другий пневматик, не будуть одержувати достатню потужність зустрічного потоку повітря для його розкручування, внаслідок чого не буде забезпечуватися розкручування коліс до необхідної швидкості обертання, використання зубчастої передачі призводить до технічного ускладнення при виготовленні конструкції та збільшення ваги пристрою. Крім того, технічне обслуговування зубчастої передачі вимагає додаткові матеріальні витрати та збільшення терміну такого обслуговування. В основу корисної моделі поставлено задачу вдосконалення пристрою розкручування колеса шасі літака перед приземленням шляхом модифікації конструкції механізму розкручування та його розташування на стояку шасі між двома послідовно розташованими пневматиками, що забезпечує завчасне примусове розкручування коліс шасі при велосипедній компоновці пневматиків до швидкості обертання, яка дорівнює шляховій швидкості літака в момент контакту з посадковою смугою, відсутність динамічного удару в момент контакту літака зі смугою, зменшення маси рухомих елементів і спрощення конструкції за рахунок вилучення зубчастої передачі. Поставлена задача вирішується тим, що у відомому пристрої для розкручування колеса шасі літака перед приземленням, що містить механізм розкручування у вигляді окремого навісного технічного вузла, виконаного у вигляді лопатевої прямої крильчатки, встановленої всередині круглого корпусу-кожуха, який сполучений із важільно-притискним механізмом з пружиною і муфтою, що виконана з можливістю взаємодії амортизаційного стояка шасі з корпусом пристрою, лопаті крильчатки розташовані паралельно до осі обертання коліс шасі та перпендикулярно вектору дії потоку повітря, згідно з корисною моделлю, корпус-кожух забезпечений верхнім великим відкритим сектором та двома нижніми малими відкритими секторами, по колу на зовнішній стороні лопатей розміщене прогумоване об'єднувальне кільце, яке виконане з можливістю щільного притискання до пневматиків в нижніх малих відкритих секторах кожуха за допомогою притискної циліндричної пружини стиснення, або пружини крутіння, яка встановлена між двома важелями притискного механізму. Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю ознак корисної моделі і технічним результатом, що досягається, полягає у наступному. Використання як механізму розкручування окремого навісного технічного вузла, виконаного у вигляді лопатевої прямої крильчатки, встановленої всередині круглого корпусу-кожуха з верхнім відкритим більшим сектором та двома нижніми меншими секторами забезпечує спрощення конструкції, зменшення ваги пристрою при збереженні аеродинаміки повітряного 2 UA 121259 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 судна, балансу ваги та відсутності динамічного удару в момент контакту літака зі смугою та ефективність зчеплення пневматика з поверхнею посадкової смуги. Використання прогумованого по колу об'єднувального кільця крильчатки забезпечує надійне зчеплення із зовнішньою стороною гумових пневматиків і дозволяє гарантовано розкрутити колеса шасі літака до швидкості обертання, яка дорівнює шляховій швидкості літака в момент контакту з посадковою смугою, що забезпечує відсутність динамічного удару по стояку шасі і, як наслідок, безпеку при посадці. Суть корисної моделі пояснюється кресленнями. На Фіг. 1 зображений загальний вигляд пристрою збоку; на Фіг. 2 - представлений вигляд пристрою спереду; на Фіг. 3, 3а - зображені лопаті крильчатки з об'єднувальним кільцем, вигляд збоку; на Фіг. 4 - зображено корпус-кожух; на Фіг. 5 - вигляд пристрою в зборі на колесах шасі. Пристрій містить 12-лопатеву пряму крильчатку 1 з прогумованим об'єднувальним кільцем 2, розміщену всередині круглого корпусу-кожуха 3, забезпеченого верхнім великим відкритим сектором 4 і двома нижніми малими відкритими секторами 5. Корпус-кожух 3 сполучений із важільно-притискним механізмом 6 з циліндричною пружиною стиснення 7 і муфтою 8, яка виконана з можливістю взаємодії амортизаційного стояка шасі 9 (Фіг. 5) з пристроєм. Лопаті крильчатки 1 розташовані паралельно до осі обертання коліс шасі 10 та перпендикулярно вектору дії потоку повітря. Пристрій працює наступним чином. За існуючими правилами аеродинаміки літака, на глісаді перед посадкою літака, колеса шасі 10 випускаються на висоті 400-600 метрів при швидкості 300-400 км/год. Зустрічний потік повітря, через верхній відкритий сектор 4 корпусу-кожуху 3 пристрою починає тиснути на лопаті крильчатки 1 та надає їм кутове розкручування. Лопаті крильчатки 1, набираючи обертів, передають їх через прогумоване по колу об'єднувальне кільце крильчатки 2, яке щільно притиснуте до гумових протекторів двох послідовно розташованих пневматиків 10 через два нижніх відкритих малих сектори 5 корпусу-кожуху 3. Пружина 7 важільно-притискного механізму 6, закріпленому на амортизаційному стояку шасі 9 за допомогою муфти 8, випрямляється та надійно притискає прогумоване об'єднувальне кільце крильчатки 2 до коліс шасі 10. Лінійна швидкість коліс шасі 10 вирівнюється з шляховою швидкістю літака, який здійснює м'яку посадку на посадкову смугу без динамічного удару та горіння резини пневматиків. Для розрахунку сили тиску повітря на лопаті нами вибрані шасі вітчизняних літаків АН-72, АН-74 та іноземного Airbus A330 (діаметр пневматиків цих літаків однаковий та дорівнює 1050 мм, велосипедний тип розташування коліс). При оптимальному розмірі однієї лопаті - висота 50 см, ширина 20 см (діаметр крильчатки 100 см) силу тиску повітря (Fстп) розраховується за формулою: Fcтп=с×ρ×Sлп×υ2/2=1,25×1,22×0,1×10000/2762,5Н77,7 кг де с - коефіцієнт аеродинамічного опору прямокутної лопаті, розташованої площиною перпендикулярно назустріч потоку повітря 1,25, 3 ρ - щільність повітря 1,22 кг/м (рівняння Менделєєва-Клапейрона) при температурі +15 °C, яка визначена Міжнародною організацією цивільної авіації (ІСАО) в міжнародному стандарті атмосфери, де взято за основу температуру повітря на рівні моря, та яка використовується при розрахунках руху літальних апаратів, 2 Sлп - площа лопаті = 0,1 м , υ - швидкість літака в момент випуску шасі 100 м/с (360 км/год.). Розрахунки показують, що тиск повітря на одну лопать, який дорівнює майже 78 кг, цілком достатньо для розкручування двох послідовно розташованих коліс шасі (по 35 кг на кожне колесо), враховуючи також і те, що у запропонованому варіанті кілька лопатей крильчатки постійно будуть знаходитись в потоці зустрічного повітря. На останньому етапі глісади, коли шляхова швидкість літака зменшується до 200-240 км/год., лінійна швидкість крильчатки разом із пневматиками теж зменшується та дорівнює, або дуже близька (при наявності зустрічного вітру на посадковій смузі) шляховій швидкості літака. Важливим є те, що для вирівнювання лінійної швидкості крильчатки та пневматиків з шляховою швидкістю літака, діаметр об'єднувального зовнішнього кільця крильчатки, як передаючого елементу, повинен бути таким самим, або близьким (±10 %) до діаметра пневматика. Таким чином, даним пристроєм для розкручування колеса літака перед приземленням можна оснастити будь-які літальні апарати, які вже експлуатуються, а також ті, що знаходяться в процесі виробництва. 3 UA 121259 U 5 10 Пристрій для розкручування колеса шасі літака перед приземленням найефективніше може бути використаний на стояках з двовісними або тривісними візками шасі, де використовується велосипедна компоновка пневматиків. Така компоновка шасі дуже поширена в літакобудуванні, і саме її можна побачити на більшості літаків, що використовуються: АН-72, АН-74-2 двовісні 4колісні візки основних стояків шасі, АН-225 Мрія - семивісні 14-колісні основні стояки шасі, Boeing 747-4 двовісні 4-колісні візки основних стояків шасі, Boeing 757, 767 - по 2 двовісних 4колісних візків основних стояків шасі, Airbus А330, А340, А350-2 двовісні 4-колісні візки основних стояків шасі та ін. Малі габарити та вага, а також можливість встановлювати його на будь-якому етапі експлуатації літаків, є також додатковою перевагою його практичного застосування. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 20 Пристрій для розкручування колеса шасі літака перед приземленням, який містить механізм розкручування у вигляді окремого навісного технічного вузла, виконаного у вигляді лопатевої прямої крильчатки, встановленої всередині круглого корпусу-кожуха, який сполучений із важільно-притискним механізмом з пружиною і муфтою, що виконана з можливістю взаємодії амортизаційного стояка шасі з корпусом пристрою, лопаті крильчатки розташовані паралельно до осі обертання коліс шасі та перпендикулярно вектору дії потоку повітря, який відрізняється тим, що корпус-кожух забезпечений верхнім великим відкритим сектором та двома нижніми малими відкритими секторами, по колу на зовнішній стороні лопатей розміщене прогумоване об'єднувальне кільце, яке виконане з можливістю щільного притискання до пневматиків в нижніх малих відкритих секторах кожуха за допомогою притискної циліндричної пружини стиснення або пружини крутіння, яка встановлена між двома важелями притискного механізму. 4 UA 121259 U 5 UA 121259 U 6 UA 121259 U Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 7