Блок авиатормоза и способ его преобразования (варианты) - RU2253055C2

Описание

Настоящее изобретение главным образом имеет отношение к созданию авиатормозов, а более конкретно к созданию блоков авиатормозов, которые являются преобразуемыми из разновидности с первым типом теплоотвода в разновидность со вторым типом теплоотвода.

Стальные блоки авиатормозов с теплоотводом показали себя экономичными, надежными и подходящими для использования на летательных аппаратах (самолетах), летающих на короткие расстояния. Стальные блоки авиатормозов с теплоотводом, которые используют в авиакосмической промышленности, все еще соответствуют современному техническому уровню. Такие блоки тормозов обычно содержат стальные роторные или статорные диски и соответствующее множество роторных или статорных дисков из фрикционного материала. Блоки авиатормозов с теплоотводом из композиционного материала на основе углеродного волокна и карбонизированной матрицы находят все более широкое применение по мере увеличения размера коммерческого летательного аппарата и дальности полета. Как это раскрыто в патенте США № 5321876, можно повысить доход и/или снизить эксплуатационные расходы при использовании коммерческого летательного аппарата при больших дальностях полета, за счет существенного снижения веса теплоотвода из композиционного материала на основе углеродного волокна и карбонизированной матрицы, по сравнению с обычно более тяжелым стальным теплоотводом. Однако, если летательный аппарат с теплоотводами из композиционного материала на основе углеродного волокна и карбонизированной матрицы предназначен для малых дальностей полета, то использование таких теплоотводов становится экономически невыгодным. В патенте США № 5321876 раскрыт способ преобразования блока авиатормозов из разновидности с первым типом теплоотвода в разновидность со вторым типом теплоотвода, в соответствии с которым используют различные блоки поршень-втулки, соединители опорной плиты и теплозащитные экраны в соответствующих теплоотводах. В высшей степени желательно, чтобы в блоке авиатормоза можно было использовать как теплоотвод из композиционного материала на основе углеродного волокна и карбонизированной матрицы (далее для упрощения просто "композитный теплоотвод"), так и стальной теплоотвод с возможностью легкого конвертирования от одного типа теплоотвода к другому. Задачей настоящего изобретения является упрощение преобразования блока авиатормозов, что позволяет исключить явные недостатки преобразования или модернизации существующих блоков тормозов от разновидности с композитным теплоотводом в разновидность со стальным теплоотводом, что может приводить к получению более тяжелого стального блока авиатормоза, чем блок тормоза, первоначально разработанный для использования только в качестве стального блока авиатормоза. При использовании настоящего изобретения авиакомпания может использовать способ преобразования блока авиатормоза и, следовательно, может заказать группу летательных аппаратов, подходящих как для длительных, так и для коротких полетов, с использованием на самолетах, летающих на дальние расстояния, блока авиатормоза с композитным теплоотводом, а на самолетах, летающих на короткие расстояния, блока авиатормоза со стальным теплоотводом. Другими причинами для преобразования могут быть затраты авиакомпании на техническое обслуживание и ремонт, колебания стоимости топлива или ограничения полетного веса. Таким образом, при изменении графика полетов летательного аппарата, специфический тип теплоотвода, использованный в блоках тормозов, легко может быть преобразован в другой тип теплоотвода. Крайне желательно, чтобы преобразуемый блок тормоза содержал общие детали, чтобы снизить число деталей и запасных деталей, причем желательно повысить коррозионную стойкость деталей для повышения их надежности и эксплуатационной долговечности. Также крайне желательно снизить до минимума вибрации в блоках тормозов, чтобы понизить возможность повреждения деталей блоков, а также желательно использовать соответствующие тепловые барьеры для предотвращения или снижения теплопередачи. Наконец, крайне желательно, чтобы преобразуемый блок тормоза в соответствии с настоящим изобретением обладал возможностью его замены на другой (другого типа) блок тормоза, такой как любой из блоков тормозов, раскрытых в заявках на патент США 09/322255 и 09/335243 и в патенте США № 5926932, чтобы оператор летательного аппарата мог использовать указанные выше преимущества композитных и стальных блоков авиатормозов. Настоящее изобретение позволяет решить указанную проблему за счет создания блока авиатормоза, специально разработанного с возможностью преобразования из блока тормоза с первым композитным или стальным теплоотводом в блок тормоза со вторым стальным или композитным теплоотводом, причем блок авиатормоза выполнен с возможностью соединения с окружающим колесом через роторные диски соответствующего теплоотвода, при этом каждый теплоотвод содержит нажимной диск, роторные диски, статорные диски, и опорный диск (диск опорной пластины). Блок тормоза содержит первый теплоотвод, крутящую трубу (корпус тормоза колеса), соединенную со статорными дисками первого теплоотвода и содержащую опорную пластину с башмаком, предназначенную для входа в зацепление с опорным диском, корпус поршня, соединенный при помощи соединителя с крутящей трубой, а также распорку, причем корпус поршня имеет множество блоков поршень-втулка, при этом поршни расположены на некотором расстоянии от нажимного диска, причем первый теплоотвод имеет полную осевую длину, главным образом соответствующую пространству по оси между поршнями и башмаками. Предложенный способ включает в себя следующие операции:

разборка корпуса поршня, блоков поршень-втулка, крутящей трубы, соединителя, распорки, и первого теплоотвода; и

сборка второго теплоотвода, крутящей трубы, корпуса поршня с блоками поршень-втулка, соединителя и распорки, причем корпус поршня имеет более длинные блоки поршень-втулка, при этом второй теплоотвод имеет более короткую осевую длину, чем первый теплоотвод, а более длинные блоки поршень-втулка устанавливают (задают расстояние) поршни главным образом на таком же расстоянии от нажимного диска второго теплоотвода.

Далее изобретение будет описано со ссылкой на чертеж, где показан предпочтительный вариант настоящего изобретения.

На чертеже показан блок авиатормоза, конвертируемый при помощи блоков поршень-втулки для стального теплоотвода, имеющих увеличенную осевую длину (показанную в преувеличенной форме) по сравнению с осевой длиной типичных блоков поршень-втулка для стального теплоотвода, и стальной теплоотвод, имеющий осевую длину короче по сравнению с осевой длиной типичного стального теплоотвода.

На чертеже показан блок авиатормоза с различными первым и вторым теплоотводами, которые показаны соответственно в верхней и нижней частях чертежа только для пояснения. В верхней части чертежа, иллюстрирующего предпочтительный вариант блока тормоза, показан блок авиатормоза 10, который содержит крутящую трубу 12, прикрепленную к корпусу поршня 14 при помощи множества болтов 16. Корпус поршня 14 соединен с крутящей трубой 12 при помощи болтов 16, которые образуют соединитель, а также при помощи промежуточного распорного элемента или кольца 17. Корпус поршня 14 содержит множество блоков поршень-втулки 21 с поршнями 19. Блоки поршень-втулки 21 имеют увеличенную осевую длину по сравнению с осевой длиной типичных блоков поршень-втулки для композитного теплоотвода авиатормоза, показанного на фиг.1 в нижней части. Блок 21 длиннее ориентировочно на 12.6 мм, что позволяет иметь увеличенное выдвижение поршня или "ход" около 9.4 мм относительно корпуса 14. Следует четко понимать, что поршень 19, составляющий часть длины блока поршень-втулки 21, может иметь такую же или другую длину (обычно увеличенную длину), что и поршень 19 блока поршень-втулки 18 композитного теплоотвода авиатормоза, показанного на фиг.1 в нижней части. Стальной теплоотвод, который обозначен в общем виде позицией 20, содержит множество стальных роторных дисков 22, которые входят в контакт через шлицевые зацепления с окружающим колесом 30, что само по себе известно, причем множество дисков из фрикционного материала 24 входят в контакт через хорошо известное шлицевое зацепление с крутящей трубой 12. Следует четко понимать, что роторы и статоры могут быть реверсированы, что само по себе известно, так что роторы, которые закреплены шпонками на колесе, имеют фрикционный материал, в то время как статоры, которые закреплены шпонками на крутящей трубе, представляют собой главным образом стальные пластины, входящие в зацепление с фрикционным материалом роторов. Таким образом, в каждом варианте раскрытого здесь стального тормоза может быть использована любая из хорошо известных конструкций (например, облицовка фрикционным материалом статоров или роторов).

Стальной теплоотвод 20 имеет уменьшенную осевую ширину или длину по сравнению с композитным теплоотводом 40, показанным на чертеже в нижней части, а блок поршень-втулка 21 имеет увеличенную осевую длину по сравнению с блоком поршень-втулки 18, показанным на чертеже в нижней части. Кроме того, стальной теплоотвод 20 имеет увеличенную полную осевую длину по сравнению с типичным стальным теплоотводом, за счет более толстых статоров 24, Следовательно, за счет увеличения осевой длины блоков поршень-втулки 21 и уменьшения полной осевой длины стального теплоотвода 20, нажимной диск 24а, который является взаимозаменяемым с опорным диском 24b, будет установлен на заданном разделительном расстоянии (с заданным зазором) от множества поршней 19.

Для преобразования блока тормоза 10 из разновидности со стальным теплоотводом 20 в разновидность с композитным теплоотводом 40, показанным на чертеже в нижней части, блок тормоза 10 разбирают, при этом корпус поршня 14, блоки поршень-втулки 21, болты 16, кольцо 17, крутящую трубу 12 и теплоотвод 20, после снятия с оси 11, разъединяют друг от друга. Композитный теплоотвод 40, который содержит множество роторных дисков 42 и статорных дисков 44, соединяют с крутящей трубой, как это показано на чертеже в нижней части, таким образом, что опорная пластина статорного диска 44b входит в контакт с башмаком 50. Башмак 50 представляет собой типичный шарнирный башмак, который обычно используют с композитными дисками, однако в тормозе 10 его используют также для контактирования с опорным диском 24b стального теплоотвода 20. Как это показано на чертеже, распорка 17 устанавливает корпус поршня 14 на большем расстоянии от опорной пластины 13 крутящей трубы 12, что позволяет устанавливать в этом пространстве как композитный теплоотвод 40, так и более длинные блоки поршень-втулки 21 стального тормоза 20. В некоторых разновидностях блоков тормозов опорную пластину 13 крепят болтами на крутящей трубе 12, вместо ее изготовления в виде единого целого с крутящей трубой. Такая конструкция не выходит за рамки настоящего изобретения. Таким образом, блок тормоза 10 конвертируют из разновидности со стальным теплоотводом 20 в разновидность с композитным теплоотводом 40 за счет разборки стального теплоотвода конвертируемого блока тормоза, удаления блоков поршень-втулки 21 и стального теплоотвода 20, и замены их более короткими блоками поршень-втулки 18 и композитным теплоотводом 40, и сборки композитного теплоотвода блока тормоза. Распорку или кольцо 17 используют в блоках тормозов как со стальным, так и с композитным теплоотводом, что позволяет обеспечить множество преимуществ преобразуемого блока тормоза 10. Кольцо 17 изготовлено из углеродистой стали мерки 4340 и имеет диффузионное никелькадмиевое покрытие. Такое кольцо образует коррозионно-стойкий барьер между алюминиевым корпусом поршня 14 и корродирующей стальной крутящей трубой. Обычно крутящая труба имеет теплостойкое красочное покрытие, подверженное износу или соскабливанию в ходе капитального ремонта. Такое кольцо также позволяет исключить пустоту на поверхности раздела корпуса поршня (которая обычно входит в контакт с поверхностью раздела крутящей трубы), которая может возникать в отсутствии кольца, после того, как крутящая труба 12 начинает ржаветь в ходе эксплуатации летательного аппарата. Кольцо 17 обеспечивает дополнительное демпфирование, которое снижает вибрации тормоза, передаваемые на корпус поршня. Блоки поршень-втулок 18 и 21 содержат множество прецизионных деталей, которые необходимо защищать от повреждения за счет вибраций тормоза. Кольцо 17 обеспечивает тепловую защиту, так как оно снижает теплопередачу от крутящей трубы 12 на корпус поршня 14, в результате чего снижается температура рабочей жидкости в гидравлической системе. Отметим, что некоторые технические требования для блока авиатормоза предусматривают очень жесткие ограничения максимальной температуры рабочей жидкости. Блок тормоза 10 можно рассматривать как низкотемпературный тормоз по сравнению с другими не преобразуемыми блоками тормозов. Наконец, преобразуемый блок тормоза обеспечивает определенную гибкость использования за счет возможности уменьшения огибающей поверхности теплоотвода просто за счет удаления кольца и повторной сборки тормоза с уменьшенной осевой длиной и более легким теплоотводом, однако при сохранении удобного хода поршня в случае прекращенного взлета для теплоотвода с более короткой осевой длиной. Теплоотводом с более короткой осевой длиной может быть как стальной теплоотвод, так и композитный теплоотвод, или тот и другой. Само собой разумеется, что кольцо 17 может быть также использовано и с композитным теплоотводом, и может быть удалено при введении стального теплоотвода с более короткой длиной, как это раскрыто в патенте США № 5926932.

Блоки поршень-втулок 21 и 18 различной длины используют соответственно с теплоотводами 20 и 40. Так как блоки поршень-втулки 21 имеют более длинное эффективное расстояние выдвижения или "ход", то за счет этого стальной тормоз 20 имеет дополнительный запас прочности для случаев прекращенного взлета ("RTO"), а также имеет дополнительный запас прочности при полном использовании расходного шплинта (не показан), когда стальной теплоотвод готов к капитальному ремонту. В блоке тормоза с тем и другим теплоотводом используют скорее башмак с опорной пластиной 50, а не диск с фрикционным материалом, соединенный непосредственно с опорной пластиной 13 крутящей трубы 12, что является типичным для тормоза со стальным теплоотводом (в стальном теплоотводе диски с фрикционным материалом обычно приклепывают к опорной пластине 13). Таким образом, башмак используют с тем и другим теплоотводом, причем нажимная пластина и опорные диски 24а/24b и 44а/44b являются взаимозаменяемыми вместе с соответствующим теплоотводом. Для преобразования тормоза из разновидности с композитным теплоотводом 40 в разновидность со стальным теплоотводом 20, приведенные выше операции следует проводить в обратном порядке.

Блок тормоза, описанный здесь выше со ссылкой на чертеж, представляет собой более простой преобразуемый тормоз, который требует минимальных изменений компонентов. Во всех блоках тормозов, как со стальным теплоотводом, так и с композитным теплоотводом, используют общий шарнирный башмак 50, который входит в зацепление со смежными дисками. Кроме того, не используют типичные пазы соответствующей формы в композитных опорных дисках для введения в них башмака; поэтому поверхность композитного опорного диска не имеет никаких пазов и главным образом является плоской поверхностью, с которой входит в зацепление множество башмаков 50. Раскрытый здесь и показанный на чертеже блок тормоза имеет взаимозаменяемые нажимные диски и опорные диски внутри соответствующих теплоотводов. Это преимущественно позволяет снизить число различных деталей тормоза, причем один и тот же компонент может быть использован как правило в двух положениях внутри соответствующего теплоотвода блока тормоза. Конвертируемый блок тормоза позволяет авиакомпании покупать самолеты, которые могут быть использованы при полетах на различные расстояния, причем на самолетах, предназначенных для полетов на большие расстояния, используют блоки тормозов с композитными теплоотводами, которые являются более экономичными для таких полетов, в то время как на самолетах, предназначенных для полетов на короткие расстояния, используют блоки тормозов со стальными теплоотводами, которые являются более экономичными для полетов на короткие расстояния. Другими причинами для проведения преобразования могут быть затраты авиакомпании на техническое обслуживание и ремонт, колебания стоимости топлива или ограничения полетного веса. Таким образом, при изменении графика полетов или при желании авиакомпании перевести некоторые летательные аппараты из одной группы (по дальности полета) в другую, специфический тип теплоотвода, использованный в блоках тормозов, легко может быть преобразован в другой тип теплоотвода, что позволяет авиакомпании оптимизировать эксплуатационные расходы.

Реферат

Блок авиатормоза и способ его преобразования относятся к области авиастроения, а именно к созданию авиатормозов. В изобретении предложен блок авиатормоза с теплоотводом, которым может быть как стальной теплоотвод, так и композитный теплоотвод. Преобразование блока авиатормоза из разновидности с одним типом теплоотвода в разновидность с другим типом теплоотвода осуществляется с минимальными изменениями компонентов. Преобразование может быть выполнено за счет изменения блоков поршень-втулка корпуса поршня, в то время как крутящая труба, колесо, корпус поршня и другие детали могут быть использованы как с одним, так и другим теплоотводом. Техническим результатом является возможность регулирования эксплуатационных расходов, упрощение преобразования блока авиатормозов, исключение недостатков преобразования или модернизации существующих блоков тормозов и улучшение технических характеристик блока авиатормоза. 4 н. и 12 з.п. ф-лы, 1 ил.

Формула