[发明专利]飞行器机舱门的紧急开启系统

说明书

技术领域

本发明涉及具有权利要求1前序部分特征的飞行器机舱门的紧急开启系统。

背景技术

飞行器舱门完成以下主要功能：为乘客和机组人员提供通达飞行器机舱的通道并且使得他们在紧急情况下可从飞行器机舱的撤离。此外，舱门还承载、展开用于使乘客在紧急情况下从飞行器撤离的滑板并对其充气。EASA CS25.807规定了与客机载客量有关的不同类型的紧急出口。对于类型A的舱门，最多允许110名乘客，而对于类型B的舱门最多允许75名乘客。给定数量的乘客/机组成员，应当能够在给定的90秒撤离时间内离开飞行器。为此，通常飞行器的舱门设计成在不超过10秒内执行舱门的开启，其中包括对滑板的进行充气。使用不同方式的动力辅助开启装置来实现快速的舱门开启。大体上来说，可以采用平移或转动动力开启装置。所有飞行器舱门中的大部分将气动轴向缸体用作工作构件并将压力筒用作能量存储件。或者，机械弹簧可用作能量存储件，而简单的直线滑动件能用作工作构件。转动系统使用用作能量存储件的冷凝器和电力驱动。或者，将爆炸物用作能量存储件的燃气发动机系统也是已知的。

使用‘气动致动’系统有助于快速开启舱门并提供足够的力来使滑板从其在舱门上的装备位置下落。现有技术的飞行器舱门遵循初始向内运动的原理。基本开启运动（摆动）通过四联机构的联接曲线来提供。四联机构通过两个杆件（平行杆件和铰链臂）和作为联接装置的门扇实现。通常，气动致动器定位成平行于四联机构的一个杆件。另一机械构件用于将其轴向力传递到乘客舱门结构中。动力致动器将舱门从其未紧闭、未闩锁、已提升但关闭的位置推向其开启位置。此种推动模式在乘客舱门结构中产生离散的力。尤其是在动力辅助开启过程中发生阻滞的情形下，舱门结构必需在不受损的情形下承受这些离散的力。这些离散的力对于某些舱门系统构造、尤其是对于由碳纤维强化塑料（CFRP）制成的舱门结构来说是个问题。

根据文献DE 101 61 562 B4，现有的飞行器舱门采用与压力筒（能量存储件）一起使用的气动缸体（工作构件）。舱门闩锁需要飞行器机舱门的门扇进行z形运动。机械构件以可转动的方式连接于机舱门以及动力接口。由于在提升运动过程中相对于该构件的距离改变，因而该机械构件实施为伸缩杆，该伸缩杆用于补偿舱门在其开启循环过程中的z形运动并且将致动器的力引到门扇中。门扇将这些力分布至不同的支承点。一个支承点是平行杆件在舱门顶部中的枢转点。另一个支承点是多个连接件与舱门的机械连接部。工作构件定位成平行于作为所谓“四联机构”的杆件的铰链臂。此种构造产生以下负荷路径：力的来源是致动器，该致动器将压力能转换成轴向力。该力施加于伸缩杆并作用在门扇上。作用在门扇上的致动器负荷形成负荷路径，该负荷路径经由连接件和铰链臂返回至力源。此种系统的主要缺点是当舱门关闭且致动器处于动力作用下，即典型的误用情形下，离散的负荷、尤其是具有z分量的离散负荷将被引入到门扇中。又一缺点是负荷路径的长度、伸缩杆系统的使用以及施加z负荷分量。尤其是在CFRP舱门中，局部高强度力的引入使得需要进行局部加强。这些强化结构通常由钛制成并且产生较高的成本和额外的重量。

摆动和提升系统的联接以及伸缩杆的应用相对于基本运动系统产生另一主要缺点。通常，由于伸缩杆中的运动会由于提升或摆动运动或者两者混合所引起，因而该系统处于非确定的状态。如果满足了预定条件、例如额外边界条件，则该系统是确定的。这些预定条件如下所述：伸缩杆完全压缩并由物理止挡件阻挡，伸缩杆完全延伸并由物理止挡件阻挡。为了使得压缩和延伸状态之间的中间状态可预测，则需要弹簧单元。基于系统状态通常未确定的事实产生的缺点是系统的设计过程是复杂的并需要迭代回路来输送合适的工作单元。此外，从之前的设计已知，在舱门紧急开启运动结束时，此种非确定状态也是至关重要的。在舱门到达其结束位置之前，系统需要减速。由弹簧加载伸缩杆产生的此种非确定标称状态使得舱门的受控减速、即衰减装置复杂化。

作为压力筒的替代，机械弹簧用作能量存储件，且直线滑动件替代作为工作构件的气动缸体来提供轴向力。主要缺点是机械弹簧中的‘能量密度’。当弹簧由金属制成，则该系统与现有的方案相比是没有竞争力的。当系统使用CFRP弹性构件，则技术挑战甚至更高，并且需要证据来证明在气动致动系统的提升期间没有蠕滑效应会减小单个弹性力。