ES2879423T3 - Aterrizador de una aeronave con la parte inferior orientable y dispositivo de orientación simplificado - Google Patents
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Abstract
Aterrizador de una aeronave que incluye una parte inferior orientable (3, 4, 5) que lleva uno o varias ruedas (5) equipado con un dispositivo de orientación preparado para hacer girar a la parte inferior orientable como respuesta a una orden de orientación, caracterizado por que el dispositivo de orientación incluye un único accionador electromecánico de orientación (10) que incluye a su vez un motor eléctrico de orientación (20) que acciona un piñón de salida (11) coaxial por medio de un reductor (14) del tipo de campana deformable llamado "harmonic drive", colaborando el piñón de salida con una rueda dentada (7) solidaria con la parte inferior orientable, siendo reversible la unión entre el motor eléctrico y la parte inferior orientable, y estando equipado el accionador con unos medios de vigilancia de al menos un parámetro de funcionamiento del dispositivo de orientación preparados para detectar un descenso de las prestaciones del accionador.
Description
DESCRIPCIÓN
Aterrizador de una aeronave con la parte inferior orientable y dispositivo de orientación simplificado
El invento se refiere a un aterrizador de una aeronave que incluye una parte inferior orientable que lleva una o varias ruedas y equipado con un dispositivo de orientación preparado para hacer girar a la parte inferior orientable como respuesta a una orden de orientación.
Antecedentes del invento
Los aterrizadores auxiliares de una aeronave de un cierto tamaño están equipados en general con un dispositivo de orientación don unas ruedas para facilitar el desplazamiento de la aeronave en el suelo y permitirle efectuar virajes. La función de orientación es muy útil para las maniobras de la aeronave, pero no es considerada como crítica, puesto que puede, al menos momentáneamente, ser suplida por la aplicación de una frenada diferencial para dirigir a la aeronave. Conviene, sin embargo, que, en el caso de la pérdida de la función de orientación, las ruedas no queden bloqueadas en su posición, y puedan orientarse libremente. Finalmente, conviene que el dispositivo de orientación sea compatible con el remolque de la aeronave por medio de una barra de remolque añadida en la parte inferior orientable del aterrizador.
Para responder a estas exigencias, se ha propuesto en el documento EP1845016 un aterrizador con la parte inferior orientable cuyo dispositivo de orientación incluye una pluralidad de accionadores electromecánicos de orientación que incluyen a su vez cada uno un motor eléctrico de orientación y situados sobre el aterrizador para colaborar todos simultáneamente con la parte inferior orientable con vistas a provocar su orientación, incluyendo cada uno de los accionadores electromecánicos unos medios de acoplamiento controlables para colocar de una manera selectiva al accionador o bien en un estado acoplado con la parte inferior orientable en la cual el motor eléctrico del accionador está preparado para hacer girar a la parte inferior orientable, o bien en un estado desacoplado con la parte inferior orientable en la cual el motor eléctrico del accionador está aislado de la parte inferior orientable.
La utilización de tal dispositivo de orientación presenta varias ventajas:
-en un funcionamiento normal, los accionadores electromecánicos de orientación trabajan en paralelo confiriendo a la orden de orientación una rapidez de reacción apreciable;
- si uno de los accionadores electromecánicos de orientación se estropea, éste puede ser desacoplado, lo que permite evitar el bloqueo de la parte inferior orientable del aterrizador en el caso de un bloqueo en rotación del accionador electromecánico de orientación estropeado. Desde ese momento, y con la condición de que cada uno de los accionadores electromecánicos de orientación tenga una potencia suficiente para asegurar él solo la orden de orientación, la orientación puede ser asegurada todavía por medio del accionador electromecánico válido, pagando el precio, por supuesto, de unas prestaciones de la orientación menores.
La posibilidad de un desacoplamiento permite la utilización de unas proporciones de reducción fuertes que presentan la ventaja de utilizar unos motores más pequeños pero que hacen a los accionadores irreversibles. La irreversibilidad, con la que se corre el riesgo de bloquear cualquier orden de orientación en el caso de un fallo de uno de los accionadores, es neutralizada aquí por la posibilidad de desacoplamiento. Conviene, desde ese momento, prever una posibilidad de control del desacoplamiento por parte del personal de tierra con el fin de que éste pueda efectuar el remolque de la aeronave sin dañar a los accionadores electromecánicos de orientación.
Tal dispositivo de orientación, si se adapta a las aeronaves comerciales de un cierto tamaño tales como el A320 o el B737, se revela, no obstante, complejo y costoso, especialmente para las aeronaves más pequeñas tales como los aviones de negocios.
Objeto del invento
El invento se plantea proponer un aterrizador equipado con un dispositivo de orientación simplificado, pero que responda, sin embargo, a los criterios operacionales citados precedentemente.
Presentación del invento
Con vistas a la realización de este objetivo, se propone un aterrizador de una aeronave que incluya una parte inferior orientable que lleva una o varias ruedas y equipado con un dispositivo de orientación preparado para hacer girar a la parte inferior orientable como respuesta a una orden de orientación según la reivindicación 1.
Según el invento, el dispositivo de orientación incluye un único accionador electromecánico de orientación que incluye a su vez un motor eléctrico que acciona un piñón de salida coaxial por medio de un reductor del tipo campana deformable (o “harmonic drive”), colaborando el piñón de salida con una corona dentada solidaria con la parte inferior orientable, siendo reversible la conexión entre el motor eléctrico y la parte inferior orientable, y estando equipado el accionador con unos medios de vigilancia de al menos un parámetro de funcionamiento del dispositivo de orientación preparados para detectar un descenso de las prestaciones del accionador.
El único accionador de orientación no incluye ya los medios de acoplamiento/desacoplamiento, de tal manera que es mucho más sencillo que los accionadores de orientación de la técnica anterior citada anteriormente. Por lo tanto, queda conectado permanentemente con la parte inferior orientable del aterrizador, lo que no interfiere en su libre rotación durante un remolque o en el caso de un fallo de un motor pues la conexión entre el motor eléctrico y la parte inferior orientable res reversible, incluso aunque el motor no esté alimentado o haya fallado. La cadena cinemática entre el piñón de salida y el motor se reduce a su más mínima expresión y el reductor utilizado es muy poco susceptible de bloqueo, de tal manera que los riesgos de un bloqueo del accionador están minimizados por la construcción. Sin embargo, y para prevenir todavía más este riesgo, los medios de vigilancia permiten anticipar una posible avería del accionador y reemplazarlo antes de que tenga lugar esta avería, haciendo en este caso extremadamente improbable un bloqueo.
Estas opciones tecnológicas permiten asegurar la función de orientación con un único accionador, muy sencillo, cumpliendo al mismo tiempo con los criterios de funcionamiento esperados.
Descripción de las figuras
El invento será mejor comprendido a la luz de la siguiente descripción de un modo particular de realización del invento, haciendo referencia a las figuras de los dibujos anexos, entre los cuales:
La figura 1 es una vista esquemática de la parte de abajo de un aterrizador equipado con un dispositivo de orientación con un único accionador electromecánico de orientación según el invento;
La figura 2 es una vista desde arriba del aterrizador de la figura 1;
La figura 3 es una vista en corte del accionador electromecánico de orientación según la línea MI-MI de la figura 2. Descripción detallada del invento
Haciendo referencia a las figuras 1 y 2, y de acuerdo con un modo particular de realización del invento, el aterrizador ilustrado incluye una carcasa 1 en la cual está montado un tubo giratorio 2 para girar según un eje longitudinal Z1. Un amortiguador telescópico 3 se extiende interiormente al tubo giratorio 2. La parte inferior del amortiguador se extiende sobresaliendo del tubo 2 y lleva un eje 4 que recibe a las ruedas 5. Un compás 6 se extiende entre el tubo giratorio 2 y el amortiguador 3, para atar en rotación el tubo giratorio 2 y el amortiguador 3, permitiendo al mismo tiempo al amortiguador hundirse libremente en la carcasa 1 según el eje Z1. El tubo giratorio 2 lleva en su extremo inferior una rueda dentada 7 (visible en la figura 3) que está alojada en un alojamiento 8 de la carcasa 1 y que se hace solidaria en rotación con el tubo giratorio 2 por medios de unas canaladuras 9.
Según el invento, el aterrizador está equipado con un dispositivo de orientación que incluye un único accionador electromecánico de orientación 10 preparado para colaborar con la rueda dentada 7 para hacer girar al tubo 2, y, por lo tanto, a las ruedas 5 por medio del compás 6. Aquí, el accionador electromecánico 10 forma un módulo unitario y es llevado al alojamiento 8 de la carcasa 1 de tal manera que pueda ser fácilmente desmontado.
Haciendo referencia a la figura 3, la rueda dentada 7 está atacada por un piñón de salida 11 del accionador electromecánico 10 que está montado para girar sobre éste según un eje Z2 paralelo al eje Z1 del aterrizador. El piñón 11, aquí, está integrado en un accionador 12 montado de manera giratoria sobre un cárter 100 del accionador 10 por medio de unos rodamientos 101, 102. El accionador 12 es solidario con el órgano de salida 13 de un reductor 14 del tipo “harmonic drive” ilustrado especialmente en el documento US2906143. El órgano de salida 13 incluye una pared circular en forma de campana deformable 18 que lleva sobre su cara externa unos dientes que colaboran con unos dientes que están al lado de una corona 17 solidaria con el cárter 100, en un número ligeramente más importante. La colaboración de los dientes del órgano de salida 13 y de la corona 17 está asegurada por la deformación de la pared circular 18 provocada por un órgano de entrada 15 del reductor (conocido con el nombre de “wave generator”), que fuerza la colaboración de los dientes en dos porciones diametralmente opuestas. Se observará que la corona 17 forma aquí una parte del cárter del accionador electromecánico de orientación.
El órgano de entrada 15 del reductor 14 está accionado en rotación por un motor eléctrico 20 que incluye un estator 21 soportado por una parte 103 del cárter 100 solidarizado con la corona 17, y un rotor 22 montado giratorio sobre la parte del cárter 103 por medio de unos rodamientos 104. El rotor 22 incluye un eje de salida 24 acanalado encajado en un orificio acanalado según el órgano de entrada 15 para su accionamiento en rotación. Una rotación controlada del rotor 22 provoca la rotación del piñón 11 a través del reductor 14 y, al hacerlo provoca la rotación de la rueda dentada 7 y, por lo tanto, una orientación de las ruedas 5.
A título de ilustración, la relación de reducción entre el piñón 11 y la corona dentada 7 es del orden de 5, mientras que la relación de reducción del reductor 14 es del orden de 100, induciendo una relación de reducción total del orden de 500. Sin embargo, y según un aspecto esencial del invento, esta unión es reversible. Para ello, conviene vigilar que el par residual del motor eléctrico 20 sea particularmente bajo, y minimizar todos los rozamientos internos del accionador 10. La reversibilidad permite la libre orientación de la parte inferior del aterrizador bajo la acción de una barra de remolque, sin tener que desconectar el dispositivo de orientación. Ello permite igualmente la libre
orientación de la parte inferior del aterrizador cuando el motor del accionador ha fallado o no está alimentado, pudiendo el piloto entonces dirigir a la aeronave en el suelo mediante una frenada diferencial.
La estructura del accionador según el invento es particularmente sencilla desde un punto de vista mecánico y muy poco susceptible de bloqueo. Sin embargo, para garantizar una tasa muy pequeña de que se produza un bloqueo, y según otro aspecto esencial del invento, el accionador electromecánico 10 está equipado con unos medios de vigilancia de al menos un parámetro de funcionamiento del dispositivo de orientación preparado para detectar un descenso de las prestaciones del accionador. Estos medios de vigilancia permiten anticipar un posible fallo del accionador, para permitir su reemplazamiento preventivo, lo que disminuye de una manera drástica cualquier riesgo de bloqueo del accionador y, por lo tanto, el bloqueo de la parte inferior. Estos medios de vigilancia incluyen unos medios de medida de un par transmitido por el reductor 14 y unos medios de generación de una alerta como respuesta a la detección de un aumento del citado par por una consigna de orientación dada más allá de un umbral dado.
Como es visible en la figura 3, el órgano de entrada 15 está montado de manera deslizante sobre el eje de salida 24 acanalado del motor 20 en contra de una arandela de muelle 25 que recupera al órgano de entrada hacia el rotor 22. Se sabe, en efecto, que la transmisión de un par por parte del reductor 14 genera sobre el órgano de entrada 15 una fuerza axial proporcional a este par, de tal manera que el órgano de entrada 15 se desplaza axialmente en contra de la fuerza de recuperación de la arandela de muelle 25. Un detector de desplazamiento axial 26, por ejemplo, un detector de las corrientes de Foucault se extiende al lado del órgano de entrada 15 y permite medir el desplazamiento axial del órgano de entrada 15 y, por lo tanto, deducir el par transmitido por el reductor 14. El detector 26 está asociado a unos medios de cálculo preparados para estimar el par transmitido a partir de la medida del desplazamiento axial del órgano de entrada 15 y generar una alerta como respuesta a la detección de un aumento del citado par más allá de un umbral dado, lo que es una prueba del descenso de las prestaciones del accionador electromecánico 10. La alerta se da lo suficientemente pronto como para que los equipos de mantenimiento tengan tiempo material para proceder al reemplazo del accionador electromecánico 10 antes de que éste falle.
El invento no está limitado a lo que acaba de ser descrito, sino que, por el contrario, engloba todas las variaciones que entran dentro del marco definido por las reivindicaciones. En particular, los medios de vigilancia podrán vigilar cualquier otro parámetro de funcionamiento del dispositivo de orientación, como, por ejemplo, los medios de vigilancia de la intensidad de la corriente solicitada por el motor 20 del accionador para obtener una orientación dada.
Claims (4)
1.Aterrizador de una aeronave que incluye una parte inferior orientable (3, 4, 5) que lleva uno o varias ruedas (5) equipado con un dispositivo de orientación preparado para hacer girar a la parte inferior orientable como respuesta a una orden de orientación, caracterizado por que el dispositivo de orientación incluye un único accionador electromecánico de orientación (10) que incluye a su vez un motor eléctrico de orientación (20) que acciona un piñón de salida (11) coaxial por medio de un reductor (14) del tipo de campana deformable llamado “harmonic drive”, colaborando el piñón de salida con una rueda dentada (7) solidaria con la parte inferior orientable, siendo reversible la unión entre el motor eléctrico y la parte inferior orientable, y estando equipado el accionador con unos medios de vigilancia de al menos un parámetro de funcionamiento del dispositivo de orientación preparados para detectar un descenso de las prestaciones del accionador.
2. Aterrizador según la reivindicación 1, en el cual los medios de vigilancia incluyen unos medios de medida de un par transmitido por el reductor 14.
3. Aterrizador según la reivindicación 2, en el cual el reductor tiene un órgano de entrada (15) accionado por un rotor (22) del motor eléctrico y montado de manera deslizante sobre el citado rotor en contra de un órgano de recuperación elástico (25), incluyendo los medios de medida del par un detector (26) preparado para medir un desplazamiento axial del órgano de entrada provocado por la transmisión del par y unos medios de cálculo preparados para estimar el par transmitido a partir de la medida del desplazamiento axial del órgano de entrada (15) y para generar una alerta como respuesta a la detección de un aumento del citado par más allá de un umbral dado.
4. Aterrizador según la reivindicación 3, en el cual el detector (26) es del tipo de corrientes de Foucault.
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