一种冲压空气涡轮系统

技术领域

本发明涉及但不限于航空应急能源技术领域，涉及一种冲压空气涡轮系统。

背景技术

传统的冲压空气涡轮系统主要由冲压空气涡轮装置、液压作动筒组成，冲压空气涡轮装置的收放动作是由液压作动筒实现的。

目前冲压空气涡轮系统所使用的液压作动筒存在两个主要缺点：1)容易漏油，造成污染问题，且油液具有可燃性，有引起爆炸的危险；2)油液粘度受温度影响较大，低温条件下严重影响冲压空气涡轮的响应时间。

发明内容

本发明的目的：本发明实施例提供一种冲压空气涡轮系统，以解决现有冲压空气涡轮系统，以解决传统冲压空气涡轮系统存在由于容易漏油造成的污染、响应时间不稳定等问题。

本发明的技术方案：本发明实施例提供一种冲压空气涡轮系统，包括：涡轮1、能量转换单元2、支撑臂3、作动筒、回收控制开关7、快换接头12、软管13；

其中，涡轮1、能量转换单元2和支撑臂3依次连接形成冲压空气涡轮装置，冲压空气涡轮装置绕支撑臂3的枢轴转动；

所述作动筒设置为气动式作动筒气动式；所述气动式作动筒4的杆端A与支撑臂3铰链，尾座24端B与机身铰链；所述作动筒4内部的控制气道通过回收电磁阀5形成进气口14和排气口15，进气口14和连接软管13连接，排气口15与大气连通；

所述气动式作动筒4包括：回收电磁阀5、活塞缸16、上位锁17、下位锁18、阻尼器19、锁活塞20、活塞杆21、弹簧22、碟簧组23、尾座24；

其中，活塞缸16的封闭端为杆端A，且活塞缸16内部两端分别设置有环形的上位锁槽和下位锁槽，活塞杆21与嵌套在活塞杆21内腔中的锁活塞20整体嵌套在活塞缸16内腔中，活塞杆21伸出活塞缸16的一端与尾座24固定连接，锁活塞20位于活塞缸16内的一端沿轴向设置有凸环结构的上位锁17和下位锁18，上位锁17和下位锁18沿径向伸出活塞杆21，通过上位锁17与上位锁槽配合锁定回收状态，通过下位锁18与下位锁槽配合锁定展开状态；活塞杆21与活塞缸16形成的环形腔体内设置有弹簧22和碟簧组23；活塞缸16的缸体外部设置有环形凸台，环形凸台与尾座24之间安装尾座24。

可选地，如上所述的冲压空气涡轮系统中，

所述冲压空气涡轮系统，用于在空中使用时，通过气动式作动筒4内置的压缩弹簧22的弹力将冲压空气涡轮装置推出机舱外；还用于推出过程中，当气动式作动筒4接近完全放出状态时，利用气动式作动筒4腔体内的阻尼器19和碟簧组23吸收系统冲击载荷，减小结构冲击力；冲压空气涡轮装置完全推出到位后，涡轮1在气流的作用下旋转工作，带动能量转换单元2工作，产生应急能源供飞机使用；还用于在地面回收时，气动式作动筒4通过软管13、快换接头12接通气源11，使得气动式作动筒4内的单活塞杆缸引入高压气体，产生回收拉力，将冲压空气涡轮装置收入机舱内。

可选地，如上所述的冲压空气涡轮系统中，

所述阻尼器19与碟簧组23同时发挥缓冲作用，吸收收活塞缸16传递的载荷，两者的特征如下：

a)阻尼器19布置在活塞杆21的尾端，沿活塞杆21轴向布置，一端接通活塞杆21内腔，另外一端通活塞缸16内腔，活塞杆21内腔通过回收电磁阀5接通排气口15，形成从活塞缸16内腔经阻尼器(19)到活塞杆21内腔后，到达排气口15的排气气道，所述排气气道处于常通状态；所述气动式作动筒4展开至活塞缸16接近活塞杆21尾端时，阻尼器19的流通面积逐渐减小，活塞缸16内腔内的空气从剩余接通的阻尼器中排出缸外，该过程中空气体积被压缩，吸收活塞缸16传递的载荷，起到缓冲作用；

b)碟簧组23由多片蝶形弹簧组合而成，各蝶形弹簧为并联关系；碟簧组23布置在活塞缸16与活塞杆21形成的腔体中，且位于腔体中远离阻尼器19的一端，当冲压空气涡轮装置接近完全展开状态时，活塞杆21与活塞缸16开始挤压碟簧组23，碟簧组23变形从而吸收活塞缸16传递的载荷，起到缓冲作用。

可选地，如上所述的冲压空气涡轮系统中，上位锁和下位锁集成在气动式作动筒4内；

其中，上位锁17处于锁定位置时，用于将冲压空气涡轮装置锁定在机舱内；下位锁18处于锁定位置时，用于将冲压空气涡轮装置锁定在完全放出的工作位置。

可选地，如上所述的冲压空气涡轮系统中，

所述气动式作动筒4内置有双余度解锁机构，包括：锁活塞20，分别与锁锁活塞20连接的两个展开电磁铁6；其中一个电磁铁6通电，均可拉动锁活塞20运动，解除上位锁17锁销的锁定。

可选地，如上所述的冲压空气涡轮系统中，还包括：分别与两个展开电磁铁6相连接的自动释放单元9和手动释放按钮10连接；

其中，所述自动释放单元9用于通过采集飞机轮载信号、能源系统信号、空速信号进行逻辑判断，以判断放出冲压空气涡轮装置的时机；三信号为与门关系，当同时满足触发条件时，自动释放单元9向展开电磁铁6发出放出工作指令；

所述手动释放按钮10设计在驾驶舱内，由飞行员或机务人员手动触发，触发时向展开电磁铁6发出方式工作指令。

可选地，如上所述的冲压空气涡轮系统中，所述气动式作动筒4的尾座24设置有与活塞杆21内腔相连接的气孔，气孔通过回收电磁阀5形成1个进气口14和1个排气口15；

其中进气口14通过软管13与快换接口12连接，排气口15直接与大气连通；快换接口12的一半固定在飞机结构上，并用窗口盖进行保护，快换接口12的另一半与气源11连接；冲压空气涡轮装置地面回收时，拆开飞机的快换接口12窗口盖，连接气源11与进气口14。

可选地，如上所述的冲压空气涡轮系统中，还包括：回收控制开关7和电源8；

所述回收电磁阀5集成在气动式作动筒4的尾座24，回收电磁阀5通过回收控制开关7连接电源8；回收电磁阀5控制活塞杆21内腔经进气口14与气源11之间进气气道的通断，所述进气气道为常闭状态，仅当地面回收时且回收电磁阀5通电状态下，该进气气道接通。

可选地，如上所述的冲压空气涡轮系统中，回收控制开关7为一个带弹簧复位的按钮开关，手按下开关时电路接通，手松开开关后电路自动断开。

本发明的有益效果：本发明实施例提供一种冲压空气涡轮系统，具有以下有益效果：

1、本发明实施例提供的冲压空气涡轮系统中，采用气动式收放作动筒，可以避免了液压作动筒的污染问题，并且避免了液压作动筒的液压泄漏引起的燃爆问题；以及避免了液压作动筒展开时间受温度影响大的问题，提高系统响应时间稳定性；

2、本发明实施例提供的冲压空气涡轮系统中，采用阻尼器和碟黄组组合的双缓冲方式，极大吸收冲击载荷，缓冲效果显著，提高了可靠性；

3、本发明实施例提供的冲压空气涡轮系统中，采用压缩弹簧的弹力释放冲压空气涡轮装置，不依赖与飞机外部能源，提高了系统可靠性；

4、本发明实施例提供的冲压空气涡轮系统中，采手动的回收控制开关进行回收控制，提高维护安全性；

5、本发明实施例提供的冲压空气涡轮系统中，将上位锁、下位锁、回收电磁铁、展开电磁铁等集成到收放作动筒上，提高了系统集成度，减小系统体积和重量；

6、本发明实施例提供的冲压空气涡轮系统，有多个外场可更换单元组成，在外场使用维护过程中，可以进行更换，提高系统维护性。

附图说明

附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。

图1为本发明实施例提供的一种冲压空气涡轮系统的整体结构示意图；

图2为图1所示实施例提供的冲压空气涡轮系统中作动筒上位锁锁定状态的结构示意图；

图3为图1所示实施例提供的冲压空气涡轮系统中作动筒展开中间状态的结构示意图；

图4为图1所示实施例提供的冲压空气涡轮系统中作动筒下位锁锁定状态的结构示意图；

图5为图1所示实施例提供的冲压空气涡轮系统中作动筒回收电磁阀通电状态的结构示意图。

附图标记说明：

1-涡轮、2-能量转换单元、3-支撑臂、4-作动筒、5-回收电磁阀、6-展开电磁铁、7-回收控制开关、8-电源、9-自动释放单元、10-手动释放按钮、11-气源、12-快换接头、13-软管、14-进气口、15-排气口、16-活塞缸、17-上位锁、18-下位锁、19-阻尼器、20-锁活塞、21-活塞杆、22-弹簧、23-碟簧组、24-尾座。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

上述背景技术中已经说明，冲压空气涡轮装置的收放动作是由液压作动筒实现的，且传统冲压空气涡轮系统存在由于容易漏油造成的污染、响应时间不稳定等问题。

针对传统冲压空气涡轮系统存在的上述问题，本发明实施例提出一种无污染、响应时间相对稳定的冲压空气涡轮系统。

本发明提供以下几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

图1为本发明实施例提供的一种冲压空气涡轮系统的整体结构示意图。如图1所示，本发明实施例提供的冲压空气涡轮系统的主要结构包括：涡轮1、能量转换单元2、支撑臂3、作动筒4、回收控制开关7、快换接头12、软管13。其中，作动筒4可以采用气动式作动筒4；涡轮1、能量转换单元2和支撑臂3依次连接形成冲压空气涡轮装置，该冲压空气涡轮装置绕支撑臂3的枢轴转动。

图2为图1所示实施例提供的冲压空气涡轮系统中作动筒上位锁锁定状态的结构示意图，图3为图1所示实施例提供的冲压空气涡轮系统中作动筒展开中间状态的结构示意图，图4为图1所示实施例提供的冲压空气涡轮系统中作动筒下位锁锁定状态的结构示意图，图5为图1所示实施例提供的冲压空气涡轮系统中作动筒回收电磁阀通电状态的结构示意图。气动式作动筒4的杆端A与支撑臂3铰链，尾座24端B与机身铰链。该气动式作动筒4内部的控制气道通过回收电磁阀5形成进气口14和排气口15，进气口14和连接软管13连接，排气口15与大气连通。

参照图2到图5所示，本发明实施例的作动筒4的结构可以包括：回收电磁阀5、活塞缸16、上位锁17、下位锁18、阻尼器19、锁活塞20、活塞杆21、弹簧22、碟簧组23、尾座24。

该作动筒4的结构为：活塞缸16的封闭端为杆端A，且活塞缸16内部两端分别设置有环形的上位锁槽和下位锁槽，活塞杆21与嵌套在活塞杆21内腔中的锁活塞20整体嵌套在活塞缸16内腔中，活塞杆21伸出活塞缸16的一端与尾座24固定连接，锁活塞20位于活塞缸16内的一端沿轴向设置有凸环结构的上位锁17和下位锁18，上位锁17和下位锁18沿径向伸出活塞杆21，通过上位锁17与上位锁槽配合锁定回收状态，通过下位锁18与下位锁槽配合锁定展开状态；活塞杆21与活塞缸16形成的环形腔体内设置有碟簧组23；活塞缸16的缸体外部设置有环形凸台，环形凸台与尾座24端面之间安装有弹簧22。

基于本发明上述实施例提供的冲压空气涡轮系统的结构，该冲压空气涡轮系统的工作原理为：

在空中使用时，通过作动筒4内置的压缩弹簧22的弹力将冲压空气涡轮装置推出机舱外。在推出过程中，当作动筒4接近完全放出状态时，利用作动筒4腔体内的阻尼器19和碟簧组23吸收系统冲击载荷，减小结构冲击力。

该冲压空气涡轮装置完全推出到位后，如图3所示，涡轮1在气流的作用下旋转工作，带动能量转换单元2工作，产生应急能源供飞机使用。

在地面回收时，作动筒4通过软管13、快换接头12接通气源11，使得作动筒4内的单活塞杆缸引入高压气体，产生回收拉力，将冲压空气涡轮装置收入机舱内。

在本发明实施例中，阻尼器19与碟簧组23同时发挥缓冲作用，吸收收活塞缸16传递的载荷，两者的特征如下：

a)阻尼器19布置在活塞杆21的尾端(即活塞杆21接近上位锁的一端)，沿活塞杆21轴向布置，一端接通活塞杆21内腔，另外一端通活塞缸16内腔，活塞杆21内腔通过回收电磁阀5接通排气口15，形成从活塞缸16内腔经阻尼器(19)到活塞杆21内腔后，到达排气口15的排气气道，所述排气气道处于常通状态。气动式作动筒4展开至活塞缸16接近活塞杆21尾端时，阻尼器19的流通面积逐渐减小，活塞缸16内腔内的空气从剩余接通的阻尼器中排出缸外，该过程中空气体积被压缩，吸收活塞缸16传递的载荷，起到缓冲作用；

b)碟簧组23由多片蝶形弹簧组合而成，各蝶形弹簧为并联关系；碟簧组23布置在活塞缸16与活塞杆21形成的腔体中，且位于腔体中远离阻尼器19的一端，当冲压空气涡轮装置接近完全展开状态时，活塞杆21与活塞缸16开始挤压碟簧组23，碟簧组23变形从而吸收活塞缸16传递的载荷，起到缓冲作用。

本发明实施例提供的冲压空气涡轮系统，上位锁和下位锁集成在气动式作动筒4内；其中上位锁17处于锁定位置时，将冲压空气涡轮装置锁定在机舱内，如图2所示状态；下位锁18处于锁定位置时，将冲压空气涡轮装置锁定在完全放出的工作位置，如图4所示状态；。

本发明实施例提供的冲压空气涡轮系统中，作动筒4内置有双余度解锁机构，包括：锁活塞20，分别与锁锁活塞20连接的两个展开电磁铁6；其中任一个展开电磁铁6通电，均可拉动锁活塞20运动，解除上位锁17锁销的锁定。

在本发明实施例提供的一种实现方式中，如图1所示，冲压空气涡轮系统，还包括：分别与两个展开电磁铁6相连接的自动释放单元9和手动释放按钮10连接。

该实现方式中，自动释放单元9用于通过采集飞机轮载信号、能源系统信号、空速信号进行逻辑判断，以判断放出冲压空气涡轮装置的时机；三信号为与门关系，当同时满足触发条件时，自动释放单元9向展开电磁铁6发出放出工作指令。手动释放按钮10设计在驾驶舱内，由飞行员或机务人员手动触发，触发时向展开电磁铁6发出方式工作指令。

本发明实施例在具体实施中，气动式作动筒4的尾座24设置有与活塞杆21内腔相连接的气孔，气孔通过回收电磁阀5形成1个进气口14和1个排气口15。其中进气口14通过软管13与快换接口12连接，排气口15直接与大气连通。快换接口12的一半固定在飞机结构上，并用窗口盖进行保护，快换接口12的另一半与气源11连接，冲压空气涡轮装置地面回收时，拆开飞机的快换接口12窗口盖，连接气源11与进气口14。

进一步的，如图1所示，本发明实施例提供的冲压空气涡轮系统，还包括：回收控制开关7和电源8。

回收电磁阀5集成在气动式作动筒4的尾座24上，回收电磁阀5通过回收控制开关7连接电源8；回收电磁阀5控制活塞杆21内腔经进气口14与气源11之间进气气道的通断，所述进气气道为常闭状态，仅当地面回收时且回收电磁阀5通电状态下，该进气气道接通。

在实际应用中，回收控制开关7为一个带弹簧复位的按钮开关，手按下开关时电路接通，手松开开关后电路自动断开。

本发明实施例提供的冲压空气涡轮系统，具有如下有益效果：

1、本发明实施例提供的冲压空气涡轮系统中，采用气动式收放作动筒，可以避免了液压作动筒的污染问题，并且避免了液压作动筒的液压泄漏引起的燃爆问题；以及避免了液压作动筒展开时间受温度影响大的问题，提高系统响应时间稳定性；

2、本发明实施例提供的冲压空气涡轮系统中，采用阻尼器和碟黄组组合的双缓冲方式，极大吸收冲击载荷，缓冲效果显著，提高了可靠性；

3、本发明实施例提供的冲压空气涡轮系统中，采用压缩弹簧的弹力释放冲压空气涡轮装置，不依赖与飞机外部能源，提高了系统可靠性；

4、本发明实施例提供的冲压空气涡轮系统中，采手动的回收控制开关进行回收控制，提高维护安全性；

5、本发明实施例提供的冲压空气涡轮系统中，将上位锁、下位锁、回收电磁铁、展开电磁铁等集成到收放作动筒上，提高了系统集成度，减小系统体积和重量；

6、本发明实施例提供的冲压空气涡轮系统，有多个外场可更换单元组成，在外场使用维护过程中，可以进行更换，提高系统维护性。

虽然本发明所揭露的实施方式如上，但内容仅为便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。