CN106741878A - 一种单轮起落架电液地面滑行推动与自馈能刹车组合装置 - Google Patents

一种单轮起落架电液地面滑行推动与自馈能刹车组合装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种单轮电液推动与自馈能刹车组合装置，安装在单个飞机机轮上，用于驱动机轮或使机轮制动，所述单轮电液推动与自馈能刹车组合装置包括：电液推动子***，包括电机‑泵能源包和机轮驱动模块，用于飞机在飞行员的操作下在地面上以正常速度滑行到指定地点时，所述电机‑泵能源包将飞机电力***提供的电能转化为液压能，以提供给所述机轮驱动模块，用以驱动所述机轮；以及自馈能刹车子***，用于在飞机降落着陆后，将高速旋转的机轮的动能转化为液压能，以使所述机轮制动。

Description

一种单轮起落架电液地面滑行推动与自馈能刹车组合装置
技术领域
本发明涉及飞机控制领域，具体涉及用于单个飞机机轮的电液推动与自馈能刹车组合装置。
背景技术
飞机机轮是飞机的重要机载设备，对于飞机正常起飞和降落有着至关重要的作用。对于飞机机轮而言，较为主要的两个问题是飞机刹车以及飞机地面拖动，两者都涉及飞机的能量管理。
飞机自身能量有限，十分宝贵，飞机着陆过程中会耗散大量动能，这部分能量通常通过飞机刹车装置以发热的形式耗散掉。
此外，飞机在地面行驶时大多采用地面飞机牵引车拖动，或者靠飞机自身发动机推动前进或后退，一方面会浪费飞机燃料，污染环境；另一方面，机场地面车辆繁多也造成机场地面秩序混乱，不便于管理。
发明内容
鉴于以上问题，本发明提供了一种单轮电液推动与自馈能刹车组合装置，其基于“多电飞机”的新概念提出，利用飞机电力***作为能源，替代原有复杂繁重的液压***；并且回收部分飞机动能用于为飞机刹车作动器供能，改进刹车***结构和可靠性，从而将飞机刹车以及飞机地面行驶推动结合，能够极大完善飞机起落架功能，提升飞机性能。
根据本发明的一方面，所述单轮电液推动与自馈能刹车组合装置，安装在单个飞机机轮上，用于驱动机轮或使机轮制动，所述单轮电液推动与自馈能刹车组合装置包括：
电液推动子***，包括电机-泵能源包和机轮驱动模块，用于飞机在飞行员的操作下在地面上以正常速度滑行到指定地点时，所述电机-泵能源包将飞机电力***提供的电能转化为液压能，以提供给所述机轮驱动模块，用以驱动所述机轮；以及
自馈能刹车子***，用于在飞机降落着陆后，将高速旋转的机轮的动能转化为液压能，以使所述机轮制动。
根据实施例，所述电机-泵能源包包括：
可变速电机，用于驱动液压泵；
液压泵，与所述可变速电机连接，用于输出高压油；以及
电磁换向阀，经由单向阀与所述液压泵连接，用于将所述高压油接入所述机轮驱动模块。
根据实施例，所述机轮驱动模块包括：
蓄能器，与所述电磁换向阀并联，用于存储所述高压油的液压能；
液压马达，经由减速器和离合器与所述机轮连接，用于将所述高压油的压力能输出为扭矩，以驱动所述机轮。
根据实施例，所述电机-泵能源包包括经由所述单向阀与所述液压泵并联的第一安全阀，用于稳定所述液压泵的出口压力并防止油液倒流；并且所述机轮驱动模块包括与所述液压马达并联的第二安全阀，用于保持所述液压马达和所述蓄能器的出口压力，当压力过高时导通进油口和回油口，释放多余压力。
根据实施例，所述可变速电机和所述液压马达的转速通过机载控制器控制，并且所述电磁换向阀的端口位置通过机载控制器控制，以改变所述液压马达转向，从而正向或反向驱动所述机轮。
根据实施例，所述自馈能刹车子***包括：
液压马达，经由减速器和离合器与所述机轮连接，用于将高速旋转的所述机轮的动能转化为液压能，以输出高压油；以及
开关阀，连接在所述液压马达与刹车作动器之间，用于飞机在飞行员的操作下在地面滑行时断开所述液压马达与所述刹车作动器之间的连接，以及在飞机降落着陆后，接通所述液压马达与所述刹车作动器之间的连接，以使所述机轮制动。
根据实施例，所述自馈能刹车子***还包括：
蓄能器，用于利用所存储的液压能辅助所述机轮制动；以及
安全阀，与所述液压马达并联，用于保持所述液压马达的进出油口压力差。
根据实施例，所述液压马达的转速通过机载控制器控制，并且所述开关阀的端口位置通过机载控制器控制，以接通或断开所述液压马达与所述刹车作动器之间的连接。
根据实施例，所述减速器用于增加所述液压马达的输出扭矩；并且所述离合器用于控制所述电液推动子***或所述自馈能刹车子***与所述机轮的作用时间段，使得在所述机轮的速度超过***耐受程度时，所述离合器脱开以保护***零部件，并且在所述机轮的速度下降到允许范围时，所述离合器闭合以使***与所述机轮形成一体，执行驱动功能。
附图说明
图1为根据本发明实施例的单轮电液推动与自馈能刹车组合装置的结构示意图。
图2为根据本发明实施例的单轮电液推动与自馈能刹车组合装置的电液推动子***的结构示意图。
图3为在根据本发明实施例的单轮电液推动与自馈能刹车组合装置的电液推动子***的作用下机轮正向转动的油液流向图。
图4为在根据本发明实施例的单轮电液推动与自馈能刹车组合装置的电液推动子***的作用下机轮反向转动的油液流向图。
图5为根据本发明实施例的单轮电液推动与自馈能刹车组合装置的自馈能刹车子***的结构示意图。
图6为在根据本发明实施例的单轮电液推动与自馈能刹车组合装置的自馈能刹车子***的作用下的机轮油液流向图。
具体实施方式
以下参照附图描述根据本发明实施例的单轮电液推动与自馈能刹车组合装置。
图1示出根据本发明实施例的单轮电液推动与自馈能刹车组合装置的结构。如图1所示，本实施例的单轮电液推动与自馈能刹车组合装置安装在单个飞机机轮上，用于驱动机轮或使机轮制动。在结构上，单轮电液推动与自馈能刹车组合装置包括可变速电机1、液压泵2、单向阀3、电磁换向阀4、蓄能器5、液压马达6、开关阀7、安全阀9、10，液压马达6通过减速器、离合器等元件与机轮8连接，通过机载电源供电，并由机载控制器控制可变速电机1、电磁换向阀4、液压马达6和开关阀7，用以驱动或制动机轮8。
在功能上，单轮电液推动与自馈能刹车组合装置包括电液推动子***和自馈能刹车子***，其中电液推动子***包括电机-泵能源包1、2、4、10以及机轮驱动模块5、6、9，用于飞机在飞行员的操作下在地面上以正常速度滑行到指定地点时，电机-泵能源包将例如机载电源的飞机电力***提供的电能转化为液压能，以提供给机轮驱动模块，用以驱动机轮8。自馈能刹车子***5、6、7、9用于在飞机降落着陆后，将高速旋转的机轮8的动能转化为液压能，以使机轮8制动。
以下参照图2详细说明电液推动子***的具体结构。
如图2所示，本实施例的电液推动子***包括电机-泵能源包1、2、4、10以及机轮驱动模块5、6、9，其中，电机-泵能源包包括可变速电机1、液压泵2、电磁换向阀4以及安全阀10，其中可变速电机1，用于驱动液压泵2；液压泵2与可变速电机1连接，用于输出高压油；安全阀10经由单向阀3与液压泵2并联，用于稳定液压泵2的出口压力并防止油液倒流；并且电磁换向阀4经由单向阀3与液压泵2连接，用于将高压油接入机轮驱动模块。
如图2所示的，机轮驱动模块包括蓄能器5、液压马达6和安全阀9，其中蓄能器5与电磁换向阀4并联，用于存储高压油的液压能；安全阀9与液压马达6并联，用于保持液压马达6和蓄能器5的出口压力，当压力过高时导通进油口和回油口，释放多余压力；并且液压马达6经由减速器和离合器与机轮8连接，用于将高压油的压力能输出为扭矩，以驱动机轮8正向或反向转动。
以下参照图3和4说明在电液推动子***的作用下机轮正向或反向转动的油液流向图。
图3示出了在电液推动子***的作用下机轮正向转动的油液流向图。图4示出了在电液推动子***的作用下机轮反向转动的油液流向图。如图3和4所示，当飞机在飞行员的操作下，在地面上以正常速度滑行到指定地点时，安装在各个机轮8上的电液推动子***处于工作状态，而开关阀7由机载控制器控制，断开电液推动子***与刹车作动器的连接，使刹车作动器不工作。
可变速电机1驱动液压泵2输出高压油，经过电磁换向阀4接入并联的蓄能器5以及液压马达6；高压油为蓄能器5冲压储能，同时驱动液压马达6旋转输出扭矩，再经过减速器和离合器连接到机轮8本身，驱动机轮运动。机载控制器控制可变速电机1和液压马达6的转速；并且控制电磁换向阀4端口位置，以改变液压马达6转向，从而使机轮8正向或反向转动。
其中，减速器用于增加液压马达6的输出扭矩，降低***能耗；离合器用于控制整个***与机轮8的作用时间段，当飞机机轮8速度超过***耐受程度时，离合器脱开以保护***部件，当机轮8速度下降到允许范围时，离合器闭合从而使***与机轮8形成一体，执行驱动功能。
图5示出了根据本发明实施例的单轮电液推动与自馈能刹车组合装置的自馈能刹车子***的结构。自馈能刹车子***是利用机轮自身的旋转运动，收集机轮旋转动能，将其转化为液压能驱动刹车作动器，反过来对机轮进行刹车。由于机轮自身能量被收集反过来作用于机轮刹车，所以称为自馈能刹车。
如图5所示，在本实施例中，自馈能刹车子***包括液压马达6和开关阀7。
其中，液压马达6经由减速器和离合器与机轮8连接，用于将高速旋转的机轮8的动能转化为液压能，以输出高压油；开关阀7连接在液压马达6与刹车作动器之间，在飞机降落着陆后，通过机载控制器控制开关阀7的端口位置，以接通液压马达6与刹车作动器之间的连接，从而使机轮8制动。
如图5所示，自馈能刹车子***还包括蓄能器5和安全阀9，其中蓄能器5用于利用所存储的液压能辅助机轮制动；以及安全阀9与液压马达6并联，用于保持液压马达的进出油口压力差。
并且，液压马达6的转速通过机载控制器控制，并且如上所述的，减速器用于增加液压马达6的输出扭矩；并且离合器用于控制自馈能刹车子***与机轮8的作用时间段，使得在机轮8的速度超过***耐受程度时，离合器脱开以保护***部件，并且在机轮8的速度下降到允许范围时，离合器闭合以使***与机轮8形成一体，执行驱动功能。
图6示出了根据本发明实施例的单轮电液推动与自馈能刹车组合装置的自馈能刹车子***的作用下的机轮油液流向图。
如图6所示，当飞机在降落着陆后，飞机速度非常快，机轮8处于高速旋转状态，电液推动子***的电磁换向阀4在机载控制器的控制下处于断开状态，切断与电机-泵能源包的连接，因此仅自馈能刹车子***工作。高速旋转的机轮8反过来带动液压马达6，以输出高压油并且开关阀7的端口位置在机载控制器的控制下接通液压马达6与刹车作动器之间的连接，使刹车作动器上执行刹车功能。同时存储在蓄能器5中的能量也用于补充刹车。
如上所述，本发明提供了一种电液推动子***和自馈能刹车子***分时复用的组合装置，即，当电液推动子***工作时，自馈能刹车子***处于闲置，反之亦然；从而减少了飞机液压***的负担，节约飞机液压***能量，提高飞机能量利用率，同时极大增强飞机自主运动能力并且一体化程度高。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种单轮电液推动与自馈能刹车组合装置，安装在单个飞机机轮上，用于驱动机轮或使机轮制动，所述单轮电液推动与自馈能刹车组合装置包括：
电液推动子***，包括电机-泵能源包和机轮驱动模块，用于飞机在飞行员的操作下在地面上以正常速度滑行到指定地点时，所述电机-泵能源包将飞机电力***提供的电能转化为液压能，以提供给所述机轮驱动模块，用以驱动所述机轮；以及
自馈能刹车子***，用于在飞机降落着陆后，将高速旋转的机轮的动能转化为液压能，以使所述机轮制动。
2.如权利要求1所述的单轮电液推动与自馈能刹车组合装置，其中，所述电机-泵能源包包括：
可变速电机，用于驱动液压泵；
液压泵，与所述可变速电机连接，用于输出高压油；以及
电磁换向阀，经由单向阀与所述液压泵连接，用于将所述高压油接入所述机轮驱动模块。
3.如权利要求2所述的单轮电液推动与自馈能刹车组合装置，其中，所述机轮驱动模块包括：
蓄能器，与所述电磁换向阀并联，用于存储所述高压油的液压能；
液压马达，经由减速器和离合器与所述机轮连接，用于将所述高压油的压力能输出为扭矩，以驱动所述机轮。
4.如权利要求3所述的单轮电液推动与自馈能刹车组合装置，其中，所述电机-泵能源包包括经由所述单向阀与所述液压泵并联的第一安全阀，用于稳定所述液压泵的出口压力并防止油液倒流；并且所述机轮驱动模块包括与所述液压马达并联的第二安全阀，用于保持所述液压马达和所述蓄能器的出口压力，当压力过高时导通进油口和回油口，释放多余压力。
5.如权利要求3或4所述的单轮电液推动与自馈能刹车组合装置，其中，所述可变速电机和所述液压马达的转速通过机载控制器控制，并且所述电磁换向阀的端口位置通过机载控制器控制，以改变所述液压马达转向，从而正向或反向驱动所述机轮。
6.如权利要求1所述的单轮电液推动与自馈能刹车组合装置，其中，所述自馈能刹车子***包括：
液压马达，经由减速器和离合器与所述机轮连接，用于将高速旋转的所述机轮的动能转化为液压能，以输出高压油；以及
开关阀，连接在所述液压马达与刹车作动器之间，用于飞机在飞行员的操作下在地面滑行时断开所述液压马达与所述刹车作动器之间的连接，以及在飞机降落着陆后，接通所述液压马达与所述刹车作动器之间的连接，以使所述机轮制动。
7.如权利要求6所述的单轮电液推动与自馈能刹车组合装置，其中，所述自馈能刹车子***还包括：
蓄能器，用于利用所存储的液压能辅助所述机轮制动；以及
安全阀，与所述液压马达并联，用于保持所述液压马达的进出油口压力差。
8.如权利要求6或7所述的单轮电液推动与自馈能刹车组合装置，其中，所述液压马达的转速通过机载控制器控制，并且所述开关阀的端口位置通过机载控制器控制，以接通或断开所述液压马达与所述刹车作动器之间的连接。
9.如权利要求3或6所述的单轮电液推动与自馈能刹车组合装置，其中，所述减速器用于增加所述液压马达的输出扭矩；并且所述离合器用于控制所述电液推动子***或所述自馈能刹车子***与所述机轮的作用时间段，使得在所述机轮的速度超过***耐受程度时，所述离合器脱开以保护***零部件，并且在所述机轮的速度下降到允许范围时，所述离合器闭合以使***与所述机轮形成一体，执行驱动功能。
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