CC BY
44УДК 629.7(075.8)
ВЕНТИЛЬНО-ИНДУКТОРНЫЙ МОТОР-РЕДУКТОР В КОЛЕСЕ ШАССИ САМОЛЁТА
Ц. Г. Надараиа1, И. Я. Шестаков2*, А. А. Фадеев2, В. И. Шестаков2 1ООО «КВОНТ»
Российская Федерация, 660041, г. Красноярск, просп. Свободный, 75 2Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
Е-mail: [email protected]
Показана схема электромеханического привода колеса шасси самолёта, в котором внутри цилиндрических зубчатых колёс установлены бесколлекторные вентильно-индукторные двигатели. За счет использования недорогих материалов, малых массы и габаритов, низкого энергопотребления, высокого КПД, ремонтопригодности обеспечиваются повышенные конструктивные и эксплуатационные характеристики привода колеса шасси самолёта.
Ключевые слова: мотор-редуктор, бесколлекторный двигатель, колесо, шасси самолёта.
THE DRIVE WHEELS OF THE LANDING GEAR
C. G. Nadaraia1, I. Y. Chestakov2*, А. А. Fadeev2, V. I. Chestakov2
b'CVONT" LLC 75, Svobodniy Av., Krasnoyarsk, 660041, Russian Federation 2Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation *Е-mail: [email protected]
The article shows a scheme of an electromechanical drive of a wheel of the chassis of the plane in which the collec-torless valve-inductor motors are established inside of cylindrical cogwheels. Using inexpensive materials, small weight and dimensions, low power consumption, high efficiency, maintainability provide improved structural and operational characteristics of the wheel drive gear of the airplane.
Keywords: motor-reducer, brushless motor, wheel, airplane landing gear.
Согласно пункта государственной программы «Развитие авиационной промышленности на 2013— 2025 гг.» - создание научно-технического задела, обеспечивающего мировое лидерство в авиационных технологиях и продвижение продукции отечественной авиационной промышленности на внутренних и внешних рынках, необходимо обеспечить высокую конкурентно-способность отечественной авиационной техники за счет внедрения инновационных разработок. Анализ эксплуатации существующего парка гражданской авиационной техники показал, что при маневрировании самолёта по аэродрому тратятся сотни килограммов керосина и десятки килограммов топлива автотягачами. При сгорании керосина в двигателе самолёта и топлива в двигателях внутреннего сгорания в атмосферу поступают вредные вещества. При маневрировании самолёта по взлётно-посадочной полосе уровень шума составляет 90 дБ [1; 2].
Одним из перспективных направлений повышения эффективности эксплуатации авиационной техники является использование электромеханических силовых установок [3; 4]. Применение в колесах шасси самолета малогабаритного вентильно-индукторного мотор-редуктора позволит снизить негативное влияние на окружающую среду и устранить полностью
большинство недостатков. Схемы моторов-редукторов и их преимущества изложены в [5; 6]. На рис. 1 представлен вентильно-индукторный двигатель, установленный внутри редуктора. Мотор - редуктор (рис. 1) включает: корпус 1, блок управления 2, зубчатые полые шестерня 3 и колесо 4, внутри которых на полых осях 5, 6, закреплённых на корпусе 1 установлены статоры 7, 8 с обмотками 9, 10, на внутренней поверхности шестерни 3 и колеса 4 расположены постоянные магниты 11, 12, на торцах шестерни 3 и колеса 4 закреплены дисковые ступицы 13, 14, которые за счёт пар подшипников 17, 18 вращаются относительно осей 5, 6. Каждая пара ступиц имеет один полый вал 15, 16, которые благодаря подшипникам 19, 20 совместно с шестерней 3 и колесом 4 вращаются относительно корпуса 1 . Блок управления 2 с помощью проводов 21, 22 соединен с обмотками статора через отверстия в осях 5, 6.
В зависимости от варианта включения (подачи) управляющего сигнала на обмотки статора, мотор-редуктор может работать в режимах редуцирования, редуцирования с усилением крутящего момента, мультиплицирования и рекуперации при торможении.
Мотор-редуктор работает в режиме редуктора при условии, что вал 15 - ведущий, а вал 16 - ведомый.
Решетневскуе чтения. 2017
В режиме мультиплицирования - наоборот: вал 16 -ведущий, а вал 15 - ведомый.
В режиме редуцирования мотор - редуктор работает следующим образом: при подаче напряжения от блока управления 2 на обмотку 9 статора 7 возникает электромагнитное поле, которое взаимодействует с постоянными магнитами 12 и создает вращающий момент, который приводит в движение шестерню 3. Под действием окружной силы происходит передача крутящего момента на колесо 4.
При подаче напряжения от блока управления 2 на обмотку 10 статора 8 возникающее усилие приводит к увеличению крутящего момента на валу 16.
Установка мотор-генератора внутри зубчатых колеса и шестерни позволяет уменьшить габариты устройства, упростить конструкцию и расширить эксплуатационные возможности устройства используя
мотор-редуктор как редуктор, мультипликатор или генератор электрической энергии.
Предлагается установить мотор-редуктор в колесо шасси, что позволит устранить выше перечисленные недостатки, связанные с эксплуатацией самолёта. Это достигается за счёт того, что двигатель самолёта будет работать только при разбеге и пробеге. Для установки мотор-редуктора в колесо шасси самолета была выбрана схема планетарной передачи 2к-к с одновенцовым сателлитом и неподвижным водилом (рис. 2).
Согласно предлагаемой конструкции большое центральное колесо (эпицикл) монтируется в обод колес основной и передней опор шасси. Малое центральное колесо (солнце) соединено непосредственно с осью колес шасси. Оси сателлитов остаются неподвижными (рис. 3).
Рис. 1. Схема вентильно-индукторного мотор-редуктора
Рис. 2. Схема планетарной передачи
Рис. 3. Схема расположения мотор-редуктора в колесе шасси самолета
Мотор редуктор может работать в двух режимах:
- режим генератора, когда ведущим звеном является большое центральное колесо 3 (такой режим возможен при посадке и торможении самолета). Во время торможения самолета происходит выработка и рекуперация энергии;
- режим двигателя, где ведущим звеном является малое центральное колесо 1 (при рулежке и буксировки самолета) при подаче напряжения от бортовых источников питания.
За счет использование недорогих материалов, малых массы и габаритов, низкого энергопотребления, высокого КПД, ремонтопригодности обеспечиваются повышенные конструктивные и эксплуатационные характеристики привода колеса шасси самолёта.
Представленный малогабаритный силовой электромеханический привод отвечает современной концепции развития авиастроения и позволит заменить гидропривод в системе управления самолётами, поскольку не имеет недостатков присущих гидроприводам.
В настоящее время разрабатывается блок управления с использованием микроконтроллера Arduino на базе CPUAtmega328 для вентильно-индукторного двигателя. В дальнейшем планируется переход на чипы с процессором STM32. Также предполагается разработать 3Б-модель и изготовить её с помощью принтера.
Библиографические ссылки
1. Выпуск «Вестник МАИ» посвященный 75-летию Московского авиационного института. [Электронный ресурс]. URL: http://oat.mai.ru/book/glava13/ 13_0/13_0.html (дата обращения: 04.09.2016).
2. Асаутов М. Л. Загрязнение окружающей среды при авиатранспортных процессах. СПб. : Университет гражданской авиации, 2010. С. 7-8.
3. Карасев Д. А., Арутюнов А. Г., Загордан А. А. К вопросу создания магистральных транспортных самолетов с электрическими силовыми установками // Вестник Моск. авиац. ин-та. 2015. Т. 21, № 1. С. 132137.
4. Геращенко А. Н., Махров В. П. На пути к эре электрической авиации // Вестник Моск. авиац. ин-та. 2015. Т. 22, № 2. С. 178-187.
5. Надараиа Ц. Г., Шестаков И. Я., Фадеев А. А. Малогабаритный многофункциональный мотор-редуктор // Вестник СибГАУ. 2014. № 2 (54). С. 137140.
6. Пат. РФ 96707, МПК7 H 02 K 23/04. 10.08.2010 / Надараиа Ц. Г.
References
1. The issue of "Vestnik MAI" dedicated to the 75th anniversary of the Moscow aviation Institute Available at: http://oat.mai.ru/book/glava13/13_0/ 13_0.html.
2. Asautov M. L. Zagryaznenie okruzhayushchej sredy pri aviatransportnyh processah (The environmental pollution in air transport processes), SPb. : UCA, 2010. P. 7-8.
3. Karasev D. A., Arutyunov A. G., Zagordan A. A.
Vestnik Mosk. aviats. inst-ta, 2015. Vol. 21, no. 1. Pp. 132-137.
4. Gerashchenko A. N., Mahrov V. P. Vestnik Mosk. aviats. inst-ta. 2015. Vol. 22, no. 2. Pp. 178-187.
5. Nadaraia C. G., Chestakov I. Y., Fadeev А. А. (Compact multifunctional gear motor). Vestnik SibGAU. 2014, no. 2. Pp. 137-140. (In Russ.)
6. Nadaraia C. G. Patent RU 96707 H 02 K 23/04, 10.08.2010.
© Надараиа Ц. Г., Шестаков И. Я., Фадеев А. А., Шестаков В. И., 2017
