一種飛機停放輪擋及其設計方法

2023-05-09 10:51:26

一種飛機停放輪擋及其設計方法
【專利摘要】本發明屬於航空領域，涉及一種飛機停放輪擋及其設計方法。所述飛機停放輪擋包括輪擋主體（1）、牽引裝置（2）、防滑裝置（3）。其中，所述輪擋主體（1）由擋塊（4）、標牌（5）組成；其中，標牌（5）粘接在擋塊（4）左側斜面上。所述牽引裝置（2）由扁頭螺栓（6）、環圈（7）、套管（8）、鋼絲繩（9）、把手（10）串聯而成；其中，牽引裝置（2）與輪擋主體（1）通過將扁頭螺栓（6）擰入擋塊（4）的螺紋孔內實現連接；鋼絲繩（9）穿過把手（10）並通過兩個套管（8）壓扁擠進收頭。所述防滑裝置（3）由緊定螺釘（11）、襯套（12）、防滑釘（13）組成；其中，防滑釘（13）螺接於襯套（12）內孔，緊定螺釘（11）擰入擋塊（4）的螺紋孔內並頂緊襯套（12）；防滑裝置（3）安裝在擋塊（4）的底斜面上。本發明能阻擋飛機的意外移動，有效保證飛機的地面安全停放。
【專利說明】一種飛機停放輪擋及其設計方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於航空地面保障設備【技術領域】，涉及到一種飛機停放輪擋及其設計方法。
【背景技術】
[0002]飛機停放輪擋是常用的地面安全設備，當飛機正常停放時，通常是利用停放輪擋阻擋飛機意外移動，以避免引發航空地面事故。
[0003]現有停放輪擋多為橡膠輪擋、金屬管焊接輪擋和沙鑄輪擋，這些停放輪擋在坡度、高度和長度的確定上都是憑經驗或者是完全效仿現有輪擋，所以具有較大的局限性和隨意性。
[0004]近年來，由於飛機停放輪擋阻擋失效，或者由於停放輪擋使用不規範等原因，導致飛機移動或受損造成的地面事故或不安全事件時有發生。據了解，國際上目前沒有飛機停放輪擋技術標準和設計指南，國內有關飛機停放輪擋的技術標準、設計方法和指南等資料基本沒有。因此，為了確保飛機的地面停放安全，依據飛機停放輪擋的阻擋失效模式，對飛機停放輪擋的設計方法進行研究是很有必要和迫切的。

【發明內容】

[0005]本發明的目的是:提供一種能有效防止飛機地面停放時發生推移、爬越、翻滾的飛機停放輪擋。
[0006]另外，本發明還提供該飛機停放輪擋的設計方法。
[0007]本發明的技術方案是:一種飛機停放輪擋，其特徵在於:包括輪擋主體1、牽引裝置2、防滑裝置3，其中，所述輪擋主體I由擋塊4、標牌5組成；其中，標牌5粘接在擋塊4左側斜面上。
[0008]所述擋塊4為整體鑄造成型的四稜台框架結構，其主擋面向內凹陷，形成與飛機輪胎相匹配的擋槽，且主擋面內側設置有若干加強筋，另外，主擋面與地面的傾角在35?45度之間。
[0009]所述擋塊4的主擋面、背面和底面均開設有減重孔。
[0010]所述擋塊4背向擋槽的背面底部上安裝有若干防滑裝置3。
[0011]所述防滑裝置由緊定螺釘11、襯套12、防滑釘13組成，防滑釘13螺接於襯套12內孔，緊定螺釘11擰入輪擋主體背面的螺紋孔內並頂緊襯套12。
[0012]所述擋塊4背面設置有牽引裝置2，牽引裝置2由扁頭螺栓6、環圈7、套管8、鋼絲繩9、把手10串聯而成。該牽引裝置2通過將扁頭螺栓6擰入輪擋主體背面的螺紋孔內實現連接，鋼絲繩9穿過把手10並通過兩個套管8壓扁擠進收頭。
[0013]一種飛機停放輪擋設計方法，其包括如下步驟:
[0014]步驟1:輪擋主體技術參數的確定
[0015]飛機停放輪擋與其阻擋失效模式相關的主要技術有參數坡度α、高度H、長度L，其中，停放輪擋的設計坡度α是決定停放輪擋受載使用時不被推開或保證飛機輪胎不爬越停放輪擋的參數；停放輪擋的長度L是決定停放輪擋是否受載翻倒的參數；停放輪擋的高度H是停放輪擋底面到停放輪擋與輪胎相切點的距離；
[0016]步驟2:確定停放輪擋參數坡度α
[0017]取停放輪擋與地面之間的滑動摩擦係數為μ，由摩擦角計算公式tg = μ，求出停放輪擋與地面之間的摩擦角Φμ 為停放輪擋都保持靜止時的停放輪擋參數坡度α的最大值；
[0018]由公式F風=F主Xtglmin確定最小爬升角ξ，其中，FmS最小水平風力N ;F主為主起落架所承受的重力N，最小爬升角ξ為停放輪擋參數坡度α的最小值；
[0019]步驟3:確定停放輪擋參數高度H
[0020]停放輪擋的高度H是停放輪擋底面到停放輪擋與輪胎相切點的距離，參數坡度α，導面高度S，飛機輪胎半徑R，根據公式H = Rd-cos α )，確定停放輪擋參數高度H的值；
[0021]步驟4:確定停放輪擋參數長度L
[0022]輪擋翻倒臨界狀態，翻轉軸為過O點垂直剖面的直線，參數坡度α，高度H，導面高度S，根據公式L = (H-S)/tga+H.tga，確定停放輪擋參數長度L的值。
[0023]本發明的優點:本發明給出的飛機停放輪擋，能有效防止飛機停放使用時出現推移、爬越、翻滾等阻擋失效模式，保障飛機的地面停放安全。另外，本發明通過研究飛機停放輪擋在使用中可能出現各類阻擋失效模式與飛機停放輪擋主要形狀技術參數之間的關係，給出了一種飛機停放輪擋的設計方法。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1為本發明的軸測圖，其中1-輪擋主體、2-牽引裝置、3-防滑裝置；
[0025]圖2為本發明的俯視圖，其中4_擋塊、5_標牌、6_扁頭螺栓、7_環圈、8_套管、9-鋼絲繩、10-把手；
[0026]圖3為本發明的A-A剖視放大圖，其中11-緊定螺釘、12-襯套、13-防滑釘；
[0027]圖4為停放輪擋主要技術參數示意圖；
[0028]圖5為自鎖原理圖；
[0029]圖6為輪胎對停放輪擋的作用；
[0030]圖7為爬越臨界狀態時飛機主輪受力；
[0031]圖8為確定停放輪擋長度L和高度H的原理圖。
【具體實施方式】
[0032]下面通過【具體實施方式】對本發明作進一步說明:
[0033]請同時參閱圖1、2、3，其圖1是本發明型的軸測圖，圖2是本發明的俯視圖，圖3是本發明的A-A剖視放大圖。一種飛機停放輪擋包括輪擋主體1、牽引裝置2、防滑裝置3。其中，所述輪擋主體I由擋塊4、標牌5組成；其中，標牌5粘接在擋塊4左側斜面上。
[0034]所述的擋塊4為整體鑄造成型的四稜台框架結構，其主擋面向內凹陷，形成與飛機輪胎相匹配的擋槽，且主擋面內側設置有若干加強筋，用於提高檔塊的強度。另外，主擋面與地面的傾角在35?45度之間，以有效避免飛機輪胎爬越、推移檔塊。[0035]所述的擋塊4的主擋面、背面和底面均開設有減重孔，以保證擋塊4在滿足強度的前提下重量最輕。
[0036]所述的擋塊4背向擋槽的背面底部上安裝有若干防滑裝置3，所述防滑裝置由緊定螺釘11、襯套12、防滑釘13組成，防滑釘13螺接於襯套12內孔，緊定螺釘11擰入輪擋主體背面的螺紋孔內並頂緊襯套12。該防滑裝置3能夠有效增大停放輪擋的制動力，提高安全性。[0037]所述的擋塊4背面設置有牽引裝置2，牽引裝置2由扁頭螺栓6、環圈7、套管8、鋼絲繩9、把手10串聯而成。該牽引裝置2通過將扁頭螺栓6擰入輪擋主體背面的螺紋孔內實現連接，鋼絲繩9穿過把手10並通過兩個套管8壓扁擠進收頭。牽引裝置2是為了方便搬運和使用時取出停放輪擋。
[0038]本發明還提供了一種飛機停放輪擋設計方法，其具體過程如下:
[0039]步驟1:主要形狀技術參數的確定
[0040]飛機停放輪擋可能發生的阻擋失效模式有推移、爬越、翻滾等，而飛機停放輪擋與其阻擋失效模式相關的主要技術有參數坡度α、高度H、長度L、導面高度S，如圖4所示，其中，停放輪擋的設計坡度α是決定停放輪擋受載使用時不被推開或保證飛機輪胎不爬越停放輪擋的主要參數；停放輪擋的長度是決定停放輪擋是否受載翻倒的主要參數；停放輪擋的高度H是停放輪擋底面到停放輪擋與輪胎相切點的距離；導面高度S由初始設計確定，一般為40_。
[0041]步驟2:停放輪擋參數坡度α計算
[0042]根據摩擦自鎖原理，當飛機在風推力作用下產生移動，輪胎作用在停放輪擋上的合力主動力F的作用線與停放輪擋和地面接觸面公法線之間的夾角Φ小於等於停放輪擋在地面上的摩擦角時，不論主動力多大，停放輪擋都保持靜止，如圖5、圖6所示；反之，當令、Φ時，輪擋將被推移。其中F與鉛垂線之間角度φ理論上等於斜面角度α與β之和，即可知F方向受停放輪擋斜面坡度、輪胎與停放輪擋之間的滾動摩擦係數或滑動摩擦係數影響。
[0043]摩擦角是由物體之間的摩擦係數決定，且摩擦係數與摩擦角成正比。取停放輪擋與地面之間的滑動摩擦係數為μ。因此，由摩擦角計算公式= μ，可求出停放輪擋與地面之間的摩擦角，據此可以為輪擋坡度設計提供依據。但在實際使用中，還應考慮由於輪胎與停放輪擋在相壓時，會產生壓縮變形，使接觸面角度變小，在一定程度上可以降低停放輪擋被推開的可能性。
[0044]對於多輪多支柱飛機使用停放輪擋時，理論上應嚴禁出現爬越現象，即使飛機在極限風速作用下，只允許輪胎有沿停放輪擋向上爬升的運動趨勢，輪胎與地面之間只接觸，無作用力。此時，飛機處於平衡狀態，如圖7所示，假設飛機所承受的風力，完全由主輪停放輪擋克服，可得平衡方程I。
[0045]依據公式I能計算出最小爬越角，停放輪擋的設計坡度只要大於最小爬越角，就能保證停放輪擋阻擋不會出現爬越失效模式；反之，停放輪擋的坡度設計小於最小爬越角，則會出現飛機爬越停放輪擋。
[0046]F風=F主 X tg α + β min(I)
[0047]式中:FW為水平風力N ;F主為主起落架所承受的重力N。[0048]步驟3:確定停放輪擋參數高度H
[0049]停放輪擋的高度H是停放輪擋底面到停放輪擋與輪胎相切點的距離，如圖8所示，參數坡度α，導面高度S，飛機輪胎半徑R，根據公式H = Rd-cos α )，確定停放輪擋參數高度H的值。
[0050]步驟4:確定停放輪擋參數長度L
[0051]輪擋翻倒臨界狀態，如圖8所示，翻轉軸為過O點垂直剖面的直線，參數坡度α，高度H，導面高度S，根據公式L?(H-S) /tga+H.tg α，確定停放輪擋參數長度L的值。飛機停放輪擋的重量相對於飛機重量、風載大小都是非常小的，所以計算中可以忽略輪擋重量。如果輪胎對停放輪擋合力的作用線計算中輪胎對停放輪擋的力主要是水平風力和主起落架所承受的重力的合力，其方向近似沿輪胎的徑向垂直於停放輪擋主擋面在O點右側，則會形成順時針力矩，從而使停放輪擋存在翻倒可能性；反之，如果停放輪擋的設計能保證輪胎對停放輪擋合力的作用線在O點左側，則能保證輪擋不發生翻倒，由此可以為停放輪擋長度L設計提供依據。另外，還應考慮由於接觸變形，會改變作用線方向，一定程度可以降低輪擋翻倒的可能性。
【權利要求】
1.一種飛機停放輪擋，其特徵在於:包括輪擋主體(1)、牽引裝置(2)、防滑裝置(3)，其中，所述輪擋主體(1)由擋塊(4)、標牌(5)組成；其中，標牌(5)粘接在擋塊(4)左側斜面上。
2.根據權利要求1所述的飛機停放輪擋，其特徵在於，所述擋塊(4)為整體鑄造成型的四稜台框架結構，其主擋面向內凹陷，形成與飛機輪胎相匹配的擋槽，且主擋面內側設置有若干加強筋，另外，主擋面與地面的傾角在35~45度之間。
3.根據權利要求1所述的飛機停放輪擋，其特徵在於:擋塊(4)的主擋面、背面和底面均開設有減重孔。
4.根據權利要求1所述的飛機停放輪擋，其特徵在於，擋塊(4)背向擋槽的背面底部上安裝有若干防滑裝置(3)。
5.根據權利要求1所述的飛機停放輪擋，其特徵在於，所述防滑裝置由緊定螺釘(11)、襯套(12)、防滑釘(13)組成，防滑釘(13)螺接於襯套(12)內孔，緊定螺釘(11)擰入輪擋主體背面的螺紋孔內並頂緊襯套(12)。
6.根據權利要求1所述的飛機停放輪擋，其特徵在於:擋塊(4)背面設置有牽引裝置(2)，牽引裝置(2)由扁頭螺栓(6)、環圈(7)、套管(8)、鋼絲繩(9)、把手(10)串聯而成。該牽引裝置(2)通過將扁頭螺栓(6)擰入輪擋主體背面的螺紋孔內實現連接，鋼絲繩(9)穿過把手(10)並通過兩個套管(8)壓扁擠進收頭。
7.一種飛機停放輪擋設計方法，其特徵在於，包括如下步驟: 步驟1:輪擋主體技術參數的確定 飛機停放輪擋與其阻擋失效模式相關的主要技術有參數坡度α、高度H、長度L、導面高度S，其中，停放輪擋的設計坡度α是決定停放輪擋受載使用時不被推開或保證飛機輪胎不爬越停放輪擋的參數；停放輪擋的長度L是決定停放輪擋是否受載翻倒的參數；停放輪擋的高度H是停放輪擋底面到停放輪擋與輪胎相切點的距離； 步驟2:確定停放輪擋參數坡度α 取停放輪擋與地面之間的滑動摩擦係數為μ，由摩擦角計算公式tgc^ = μ，求出停放輪擋與地面之間的摩擦角Φπ，Φπ為停放輪擋都保持靜止時的停放輪擋參數坡度α的最大值； 由公式Fm= F主Xtg ( ξ )min確定最小爬升角ξ，其中，F風為最小水平風力(N) ;F主為主起落架所承受的重力(N)，最小爬升角ξ為停放輪擋參數坡度α的最小值； 步驟3:確定停放輪擋參數高度H 停放輪擋的高度H是停放輪擋底面到停放輪擋與輪胎相切點的距離，參數坡度α，導面高度S，飛機輪胎半徑R，根據公式H = Rd-cos α )，確定停放輪擋參數高度H的值； 步驟4:確定停放輪擋參數長度L 輪擋翻倒臨界狀態，翻轉軸為過O點垂直剖面的直線，參數坡度α，高度H，導面高度S，根據公式L = (H-S)/tga+H.tga，確定停放輪擋參數長度L的值。
【文檔編號】B60T3/00GK103612771SQ201310625550
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年11月27日 優先權日:2013年11月27日
【發明者】張森 申請人:中國航空工業集團公司西安飛機設計研究所