DE4235815C2 - Anordnung zur Steuerung der Antriebs- und Kühlfunktionen für ein Flugzeugfahrwerk - Google Patents
Anordnung zur Steuerung der Antriebs- und Kühlfunktionen für ein FlugzeugfahrwerkInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Steuerung der
Antriebs- und Kühlfunktionen für ein Flugzeugfahrwerk, bei
der mindestes jedem Rad des Hauptfahrwerks eine Luftturbine
und eine Bremseinrichtung zugeordnet ist und der Ausgang
eines Kompressors über eine Druckluftleitung und ein Schalt
ventil mit der Luftturbine und der Bremseinrichtung verbind
bar ist.
Entsprechende Lösungen sind im Prinzip bekannt. So zeigt
beispielsweise die DE 34 35 808 A1 eine Verschleiß
schutzvorrichtung für Flugzeugreifen, wodurch die Räder des
Flugzeuges vor dem Aufsetzen der Maschine auf die Ladebahn in
Drehung versetzt werden. Zur Erzielung dieser Vorrotation
sind turbinenförmige Antriebselemente mit den Rädern des
Fahrwerkes gekoppelt, die auf verschiedene Weise mit einem
Druckgas versorgt werden können. Als alternative Lösung zur
Vorrotation der Räder durch den Fahrtwind ist hierbei nach
Anspruch 4 unter anderem vorgesehen, daß die Druckluft zur
Versorgung der radseitigen Turbinen durch einen bei einer
Flugzeugantriebsturbine ohnehin vorhandenen Kompressor gelie
fert wird. Konkrete Ausbildungen von Organen zur Steuerung
der betreffenden Druckluftströme sind dieser Druckschrift
nicht zu entnehmen.
Weiterhin zeigt die FR-OS 23 11 712 eine Vorrichtung für ein
Flugzeugfahrwerk zur Erzielung eines besseren Kontaktes der
Räder mit dem Boden, wobei Mittel vorgesehen sind, um die
Räder vor der Landung in Drehung zu versetzen. Dabei wird ein
geeignetes Gas verwendet, um die Räder vor der Landung anzu
treiben, das dann nach der ersten Bodenberührung des Fahrwerks
zur Kühlung der Bremsen verwendet wird. Diese Druckschrift
zeigt nicht nur keine konkreten Ausbildungen entsprechender
Schaltventile zur Steuerung der Druckluft, sondern sie
enthält auch keine Hinweise auf eine Anordnung zur Ansteuerung
dieser Ventile.
Ferner zeigt die GB-PS 73 92 44 eine Anordnung zur Kühlung
der Scheibenbremsen eines Flugzeuges, wobei die Temperatur
der Bremsscheiben durch Thermoelemente überwacht wird, um bei
Erreichen einer vorbestimmten Temperatur entsprechende Kühl
maßnahmen einzuleiten. Hierbei ist vorgesehen, daß Kühlwasser
in die Bremspakete eingespritzt wird.
Demgemäß liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine
Anordnung zur Steuerung der Antriebs- und Kühlfunktionen für
ein Flugzeugfahrwerk, bei der mindestens jedem Rad des Haupt
fahrwerks eine Luftturbine und eine Bremseinrichtung zugeordnet
ist und der Ausgang eines Kompressors über eine Druck
luftleitung und ein Schaltventil mit der Luftturbine und der
Bremseinrichtung verbindbar ist, so auszubilden, daß die
Umschaltung der Druckluft weitgehend verlustfrei erfolgt.
Diese Aufgabe wird bei einer Anordnung der vorgenannten Art
dadurch gelöst, daß das Schaltventil durch eine Druckluftleitung
von ringförmigem Querschnitt gebildet ist, deren äußere
Wandung im Bereich der Bremseinrichtung eine Vielzahl von
Öffnungen aufweist und mit einer an der äußeren Wandung
anliegenden bewegbaren Manschette eine Schlitzsteuerung
bildet.
Hierdurch wird die Möglichkeit eröffnet, hinreichend große
Schaltquerschnitte zu realisieren und damit eine Drosselwirkung
weitgehend auszuschalten.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unter
ansprüchen angegeben.
Die Erfindung ist anhand der Zeichnung dargestellt und nach
folgend näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 einen Schnitt durch ein Flugzeugrad,
Fig. 2 den Schnitt II-II nach Fig. 1,
Fig. 3 die Einzelheit III nach Fig. 1,
Fig. 4 die Einzelheit III nach Fig. 1 in offener Stellung,
Fig. 5 eine Schaltmanschette,
Fig. 6 die Ansicht VIII nach Fig. 7,
Fig. 7 die Manschette nach Fig. 7 in Beschleunigungsstellung,
Fig. 8 die Manschette nach Fig. 7 in Bremsstellung.
Fig. 1 zeigt ein Flugzeugrad 1 mit der Radachse 2, dem
Reifen 3, der Felge 4, bestehend aus den Teilen 4a und 4b
sowie mit dem Radlager 5. In schematischer Darstellung sind
ferner gezeigt: Die Bremseinrichtung 6 mit dem Bremsen
flansch 6a und die Luftturbine 7, zu deren Versorgung mit
Druckluft eine Druckluftleitung 8 von ringförmigem Quer
schnitt vorgesehen ist. Die äußere Wandung 9 der Druckluft
leitung 8 weist im Bereich der Bremseinrichtung 6 eine
Vielzahl von Öffnungen 10 auf, die anhand einer an der
Innenfläche der Wandung anliegenden axial verschiebbaren
Manschette 11 verschließbar sind. Der Bremsenflansch 6a ist
im Bereich der Druckluftleitung 8 mit einer Vielzahl von
Durchbrüchen 12 versehen. Hierdurch steht die Druckluftlei
tung 8 dauernd mit der Luftturbine 7 in Verbindung. Am freien
Ende der Radachse 2 ist zusätzlich ein Elektromotor 13 mit
einem Lüfterrad 14 angeordnet, das nach dem Abstellen des
Flugzeuges noch vorhandene Bremswärme weiter reduziert. Bei
einem Flugzeugfahrwerk, wobei die einzelnen Räder wie vorbe
schrieben ausgebildet sind, wird folgende Wirkungsweise
ermöglicht. Vor der Landung des Flugzeuges wird das Fahrwerk
wie üblich ausgefahren und sodann Druckluft in die Druckluft
leitung 8 eingeleitet, wobei die Öffnungen 10 geschlossen
sind. Hierdurch tritt die gesamte Druckluft in die Lufttur
bine 7 ein. Damit wird das betreffende Rad 1 derart in
Drehung versetzt, daß dessen Umfangsgeschwindigkeit im
Aufsetzpunkt in etwa mit der Relativgeschwindigkeit der
Landebahn gegenüber dem Flugzeug übereinstimmt. Sobald das
Flugzeug am Boden rollt, werden die Öffnungen 10 durch
entsprechende Betätigung der Manschette 11 freigegeben, so
daß nun der überwiegende Teil der verfügbaren Druckluft zur
Kühlung in die Bremseinrichtung 6 eingeleitet wird. Während
des Kühlvorganges gelangt der restliche Teil der Druckluft
über die Durchbrüche 12 in die Luftturbine und erzeugt inner
halb der Felge 4 eine geordnete Luftströmung, wodurch die aus
der Bremseinrichtung austretende Kühlluft abgeführt wird.
Eine nicht gezeigte Ausgestaltung der axial verschiebbaren
Manschette besteht darin, daß diese außerhalb der Druck
luftleitung angeordnet ist, also an deren Außenfläche
anliegt.
Der Kühlvorgang wird meist nach Erreichen der Parkposition
durch Abschalten der Triebwerke beendet. Noch vorhandene
Restwärme kann durch das Lüfterrad 14 reduziert werden.
Fig. 2 zeigt den Schnitt II-II nach Fig. 1 mit dem Reifen 3
und der Luftturbine 7, woraus die Beschaufelung der Lufttur
bine 7 sowie die Anordnung der Durchbrüche 12 am Bremsen
flansch 6a hervorgehen.
Fig. 3 zeigt die Manschette 11 innerhalb der Wandung 9 mit
den Öffnungen 10. Die axial verschiebbare Manschette 11
ihrerseits ist mit Durchbrüchen 15 versehen. In der gezeigten
Position der Manschette 11 sind die Öffnungen 10 durch die
Manschette 11 verschlossen, so daß keine Kühlluft in die
Bremseinrichtung 6 gelangt und die gesamte verfügbare Druck
luft in die Luftturbine 7 geleitet wird. Die Manschette 11
befindet sich somit in Beschleunigungsstellung.
Fig. 4 zeigt die Manschette 11 in Bremsstellung. In dieser
Stellung decken sich die Durchbrüche 15 der Manschette 11 mit
den Öffnungen 10 der Wandung 9, so daß der überwiegende Teil
der Druckluft jetzt in die Bremseinrichtung 6 einströmen
kann, um diese zu kühlen. In die Turbine 7 gelangt jetzt nur
noch ein kleiner Teil der Druckluft.
Die Fig. 5 und 6 zeigen eine andere Ausgestaltung einer
Schaltmanschette. Durch diese mit 39 bezeichnete Schaltmanschette
wird die von einem nicht gezeigten Turboaggregat gelieferte Druckluft
wahlweise auf die Bremseinrichtung 6 oder auf die Luftturbine
7 geschaltet. Das Bild zeigt die Radachse 2 mit dem
Bremsenflansch 6a und der Wandung 9, wobei die Manschette 39
an der Innenfläche der Wandung 9 anliegt und seitens des
Bremsenflansches 6a eine Stirnwand 40 aufweist. Die Manschet
te 39 weist eine Vielzahl von radialen Öffnungen 41 auf, die
mit den radialen Öffnungen 10 der Wandung 9 durch Drehen der
Manschette zur Deckung gebracht werden können. Ferner ist die
Manschette 39 innerhalb der Stirnwand 40 mit mehreren axialen
Öffnungen 42 versehen, die mit den axialen Durchbrüchen 12
des Bremsenflansches 6a korrespondieren. Die Öffnungen 10 und
41 bzw. die Durchbrüche 12 und Öffnungen 42 sind nun so
angeordnet, daß bei einer Drehung der Manschette 39 um einen
vorbestimmten Winkel entweder ein radialer oder ein axialer
Durchtritt der Druckluft ermöglicht wird.
Fig. 7 zeigt die Manschette 39, wobei der axiale Durchtritt
freigegeben ist. In dieser Stellung der Manschette sind die
radialen Öffnungen 10 durch die Wandung der Manschette 39
verschlossen. Die gesamte Druckluft passiert daher die
axialen Durchbrüche 12. Ein Vergleich mit Fig. 1 zeigt, daß
in diesem Falle die Druckluft in die Luftturbine 7 eingelei
tet wird. Vor der Landung des Flugzeuges wird die Manschette
39 bei ausgefahrenem Fahrwerk in die in Fig. 7 gezeigte Stellung
gebracht, so daß die Vorrotation der Räder rechtzeitig durch
Einleitung von Druckluft in die Luftturbine 7 beginnen kann.
Fig. 8 zeigt die Manschette 39, wobei der Durchtritt durch
die radialen Öffnungen 10 freigegeben ist. In diesem Falle
sind die axialen Durchbrüche 12 des Bremsenflansches 6a durch
die Stirnwand 40 verschlossen, so daß die gesamte Druckluft
nun in die Bremseinrichtung 6 gelangt. Die Manschette 39 wird
unmittelbar nach dem Aufsetzen der Räder auf die Landebahn in
diese Stellung gebracht, so daß die Kühlung der Bremseinrich
tungen 6 sofort wirksam wird. Hierdurch erfolgt eine rasche
Ableitung der Bremswärme, so daß die Temperatur der Bremsein
richtung 6 innerhalb zulässiger Grenzen gehalten wird. Durch
die Kühlung der Bremseinrichtung wird zugleich die absolut
verfügbare Bremsleistung des Fahrwerks erhöht. Ebenso liefert
der Ansatz einer gleichbleibenden Bremsleistung geringere
Abmessungen der Bremseinrichtungen und damit ein entsprechend
geringeres Gewicht.
Im Falle eines Startabbruches werden die Bremsen
des Flugzeuges einer außerordentlichen Belastung ausgesetzt,
wobei die Temperaturen der betreffenden Bremsklötze und
Bremsscheiben im allgemeinen so hohe Werte erreichen, daß
dies zu einer Beschädigung der Bremseinrichtung führt.
Aufgrund der Erfindung wird die Temperatur gegebenenfalls durch
Einleitung von Druckluft abgesenkt. Wird eine außerordentliche
Überhitzung festgestellt, wie sie beispielsweise bei einem
Startabbruch eintritt, so wird zusätzlich Stickstoff in die
Bremseinrichtung eingeleitet. Durch die Einleitung von
Stickstoff wird zweierlei erreicht: Zum einen wird die
Wirksamkeit der Kühlung durch die sehr niedrige Temperatur
des Stickstoffs erhöht, zum anderen wird ein Entflammen
brennbarer Materialien im Bereich der Bremsen vermieden.
Hierdurch wird eine wirksame Schadensbegrenzung erreicht.
Im Verlauf des Landeanfluges wird der Befehl zum Ausfahren
des Fahrwerks gegeben. Dabei veranlassen Rechner automatisch
die Einleitung der Druckluft in die Luftturbinen 7. Damit
beginnt die Beschleunigungsphase der Räder.
In der Beschleunigungsphase werden die Räder in eine
Vorrotation versetzt, so daß deren Umfangsgeschwindigkeit mit
der Relativgeschwindigkeit der Landebahn gegenüber der
Radachse (Landegeschwindigkeit) im Aufsetzpunkt annähernd
übereinstimmt. Aufgrund eigener Untersuchungen wurde nämlich
festgestellt, daß ein störender Gummiabrieb bereits vermieden
wird, wenn die Räder im Aufsetzpunkt eine Umfangsgeschwin
digkeit von 60 bis 70% der Landegeschwindigkeit erreicht
haben. Es genügt daher, die betreffenden Einrichtungen auf
diese Verhältnisse zu dimensionieren, wodurch sich Einsparun
gen bezüglich des Energiebedarfs und des Gewichts ergeben.
Mit dem Aufsetzen des Fahrwerks auf die Landebahn ist die
Beschleunigungsphase G zu Ende.
Unmittelbar nach dem Aufsetzen beginnt die Bremsphase H, in
der das Flugzeug am Boden unter anderem durch die Bremsein
richtungen von der Landegeschwindigkeit bis annähernd auf
Null abgebremst wird. In dieser Phase werden die Bremsen
extrem belastet. Um hierbei eine Überhitzung der Bremsen zu
vermeiden, wird sofort bei Beginn der Bremsphase Kühlluft in
die Bremsen eingeblasen. Dabei wird die Temperatur der
Bremsen anhand der Temperatursensoren überwacht. Im
Anschluß an die Bremsphase beginnt das Taxiing. Dabei weisen
die Bremsen noch so viel Restwärme auf, daß der Kühlvorgang
auch jetzt weitergeführt wird. Bei Erreichen des Stellplatzes
werden die Triebwerke abgeschaltet.
Damit steht keine Zapfluft mehr zur Verfügung, so daß jetzt
mit den Lüfterrädern 14 weitergekühlt wird. Diese Kühlung wird
so lange weiterbetrieben, bis die Temperatur der Bremsen
unbedenkliche Werte erreicht hat.
Claims (4)
1. Anordnung zur Steuerung der Antriebs- und Kühlfunktionen
für ein Flugzeugfahrwerk, bei der mindestens jedem Rad des
Hauptfahrwerks eine Luftturbine und eine Bremseinrichtung
zugeordnet ist und der Ausgang eines Kompressors über eine
Druckluftleitung und ein Schaltventil mit der Luftturbine und
der Bremseinrichtung verbindbar ist,
dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltventil durch eine
Druckluftleitung (8) von ringförmigem Querschnitt gebildet
ist, deren äußere Wandung (9) im Bereich der Bremseinrichtung
(6) eine Vielzahl von Öffnungen (10) aufweist und mit
einer an der äußeren Wandung (9) anliegenden bewegbaren Man
schette (11) eine Schlitzsteuerung bildet.
2. Anordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Manschette (11) an der
Innenfläche der äußeren Wandung (9) anliegend axial ver
schiebbar ausgebildet ist, so daß die Öffnungen (10) ver
schließbar sind.
3. Anordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Manschette (11) an der
Außenfläche der äußeren Wandung (9) anliegend axial ver
schiebbar ausgebildet ist, so daß die Öffnungen (10) ver
schließbar sind.
4. Anordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Manschette (39) an der
Innenfläche der Wandung (9) anliegt und im Bereich der Brems
einrichtung (6) eine Vielzahl radialer Öffnungen (41) auf
weist, wobei die Manschette (39) eine Stirnwand (40) mit
axialen Öffnungen (42) aufweist und seitens des Bremsflansches
(6a) mehrere axiale Durchbrüche (12) vorgesehen sind,
wobei die Öffnungen 41 mit den Öffnungen (10) und die Öff
nungen (42) mit den Durchbrüchen (12) derart korrespondieren,
daß bei Drehung der Manschette (39) entweder ein axialer oder
ein radialer Durchfluß stattfindet.
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Owner name: DAIMLER-BENZ AEROSPACE AIRBUS GMBH, 21129 HAMBURG, |
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