本發(fā)明涉及民用飛機(jī)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，具體涉及一種采用凸輪控制的多功能艙門通風(fēng)口裝置。

背景技術(shù)：

民航歷史上已發(fā)生過多起因艙門未完全關(guān)閉而導(dǎo)致的空中打開事故，2007年12月12日，華航一架波音747-400客機(jī)從臺(tái)北飛往美國(guó)洛杉磯，一個(gè)艙門竟在3000多米高空松開，造成客機(jī)泄壓，所幸機(jī)長(zhǎng)緊急折返機(jī)場(chǎng)平安降落。2008年8月26日，一架波音737客機(jī)在執(zhí)行比什凱克至德黑蘭梅赫拉巴德國(guó)際機(jī)場(chǎng)的航線時(shí)在吉爾吉斯斯坦境內(nèi)墜毀，導(dǎo)致65人遇難，該事故為艙門未完全關(guān)閉造成機(jī)艙失壓。

近來，各適航當(dāng)局均一致性地提高了對(duì)艙門安全性的要求。紛紛規(guī)定任何一個(gè)危害門在沒有完全關(guān)閉，上閂和鎖定的狀態(tài)下，必須有裝置防止將壓力增加到對(duì)艙門的不安全的水平，并且必須設(shè)計(jì)成在發(fā)生任何單個(gè)失效之后，或者在發(fā)生未表明是極不可能的失效組合之后仍然具有功能。

一些設(shè)計(jì)方案采用物理指示牌或傳感器等手段來監(jiān)測(cè)艙門的開啟關(guān)閉狀態(tài)，但可靠性不高，均存在被干擾而誤指示的現(xiàn)象。某著名飛機(jī)制造商通過設(shè)計(jì)高可靠性的環(huán)控系統(tǒng)來控制座艙壓力水平，取得較好的成效，但是成本高昂。此外，民用飛機(jī)在飛行中需要防止艙門被人為打開，采用電子鎖的方式成本高昂，且可靠性不高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)不足，本發(fā)明提供一種采用凸輪控制的多功能艙門通風(fēng)口裝置，采用機(jī)械手段實(shí)現(xiàn)艙門不完全關(guān)閉的情況下物理泄壓，同時(shí)在飛行中實(shí)現(xiàn)空中鎖定，為民用飛機(jī)提供一種低成本，高可靠性的解決方案。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種采用凸輪控制的多功能艙門通風(fēng)口裝置，具有設(shè)置在艙門蒙皮開口1上的蓋板3，所述蓋板3上設(shè)有搖臂13，所述搖臂13的前端設(shè)有與之配合的限位組件14，所述限位組件14固設(shè)在蓋板3內(nèi)側(cè)壁上；所述搖臂13的后端固接在轉(zhuǎn)軸組件7上，所述轉(zhuǎn)軸組件7安裝在支撐耳片Ⅰ16和支撐耳片Ⅱ17上，所述支撐耳片Ⅰ15和支撐耳片Ⅱ17固接在蓋板3的內(nèi)側(cè)壁上；所述艙門蒙皮開口1周邊的一邊緣設(shè)有旋轉(zhuǎn)軸18，轉(zhuǎn)軸組件7的兩端分別設(shè)有搖臂耳片Ⅰ19和搖臂耳片Ⅱ，搖臂耳片Ⅰ19和搖臂耳片Ⅱ的一端分別鉸接在轉(zhuǎn)軸組件7的兩端，搖臂耳片Ⅰ19和搖臂耳片Ⅱ的另一端分別鉸接在旋轉(zhuǎn)軸18的兩端；搖臂13的后端還設(shè)有一驅(qū)動(dòng)拉桿5，所述驅(qū)動(dòng)拉桿5的一端與搖臂13的后端部連接，驅(qū)動(dòng)拉桿5的另一端延伸至凸輪驅(qū)動(dòng)部；在凸輪驅(qū)動(dòng)部的作用下，所述驅(qū)動(dòng)拉桿5的一端拉動(dòng)搖臂13后端，使搖臂13以轉(zhuǎn)軸組件7為軸心，以旋轉(zhuǎn)軸18為支點(diǎn)，并在限位組件14的限制下使蓋板3從艙門蒙皮開口1上打開；相反，在凸輪驅(qū)動(dòng)部的作用下，所述驅(qū)動(dòng)拉桿5的一端推動(dòng)搖臂13后端，使搖臂13以轉(zhuǎn)軸組件7為軸心，以旋轉(zhuǎn)軸18為支點(diǎn)，并在限位組件14的限制下使蓋板3蓋在艙門蒙皮開口1上。

所述的一種采用凸輪控制的多功能艙門通風(fēng)口裝置，所述蓋板3的設(shè)計(jì)尺寸是利用伯努利方程和氣體連續(xù)性方程計(jì)算得出，具體如下：

根據(jù)伯努利方程：P₀+ΔP_allowable＝P₀+0.5ρV² (Ⅰ)，

其中：P₀為座艙外部大氣壓；ΔP_allowable為座艙許用壓差；ρ為空氣密度；V為通風(fēng)口流速；

根據(jù)氣體連續(xù)性方程：CρVS＝q (Ⅱ)，

其中：C為流量系數(shù)；q為座艙供氣量；S為蓋板3面積；

由(Ⅰ)和(Ⅱ)式可得，S蓋板面積為

所述的一種采用凸輪控制的多功能艙門通風(fēng)口裝置，所述限位組件14包括固定在蓋板3內(nèi)側(cè)壁上的固定耳片Ⅰ22和固定耳片Ⅱ23，以及位于固定耳片Ⅰ和固定耳片Ⅱ之間并安裝在固定耳片Ⅰ和固定耳片Ⅱ耳片孔上的銷釘；所述搖臂13前端位于銷釘和蓋板之間。

所述的一種采用凸輪控制的多功能艙門通風(fēng)口裝置，所述轉(zhuǎn)軸組件7包括轉(zhuǎn)軸、套設(shè)在轉(zhuǎn)軸上的軸套；所述轉(zhuǎn)軸安裝在支撐耳片Ⅰ16和支撐耳片Ⅱ17的耳片孔上，所述搖臂13的后端固接在軸套的中部；所述搖臂耳片Ⅰ19和搖臂耳片Ⅱ分別設(shè)置在軸套的兩端。

所述的一種采用凸輪控制的多功能艙門通風(fēng)口裝置，所述搖臂13、軸套、搖臂耳片Ⅰ19和搖臂耳片Ⅱ?yàn)橐惑w式機(jī)加結(jié)構(gòu)；所述搖臂13的后端設(shè)有雙凸耳片20，通過銷軸作用于驅(qū)動(dòng)拉桿5的一端和雙凸耳片20的耳片孔，將驅(qū)動(dòng)拉桿5的一端與雙凸耳片20連接。

所述的一種采用凸輪控制的多功能艙門通風(fēng)口裝置，所述艙門蒙皮開口1的周邊設(shè)有加強(qiáng)帶板2，所述旋轉(zhuǎn)軸18設(shè)置在加強(qiáng)帶板2上。

所述的一種采用凸輪控制的多功能艙門通風(fēng)口裝置，所述蓋板3上設(shè)有密封條4，所述密封條4位于蓋板3和加強(qiáng)帶板2之間；所述蓋板3的內(nèi)側(cè)壁上還設(shè)有拉簧6，所述拉簧6的一端固接在蓋板3的內(nèi)側(cè)壁上，拉簧6的另一端固接在與旋轉(zhuǎn)軸18同側(cè)的艙門蒙皮開口1周邊的機(jī)體上。

所述的一種采用凸輪控制的多功能艙門通風(fēng)口裝置，所述凸輪驅(qū)動(dòng)部包括手柄軸9，設(shè)置在手柄軸9上的凸輪8，設(shè)置在凸輪8和驅(qū)動(dòng)拉桿5之間并用于連接凸輪8和驅(qū)動(dòng)拉桿5的連桿組件15；所述凸輪8上具有凸輪槽21，凸輪槽21內(nèi)設(shè)有與連桿組件15連接的滾輪10；所述手柄軸9帶動(dòng)凸輪8一起旋轉(zhuǎn)，所述滾輪10在凸輪槽21內(nèi)運(yùn)動(dòng)。

所述的一種采用凸輪控制的多功能艙門通風(fēng)口裝置，當(dāng)艙門在關(guān)閉的時(shí)候，所述滾輪10在凸輪槽21的最底部；當(dāng)艙門正常打開的時(shí)候，滾輪10沿著凸輪槽21的內(nèi)槽壁12運(yùn)動(dòng)，直至打開艙門；當(dāng)飛機(jī)在飛行過程中，艙門在人為無意搬動(dòng)手柄軸9時(shí)，滾輪10則在凸輪槽21的外槽壁11運(yùn)動(dòng)，在臨近凸輪槽21的轉(zhuǎn)角處實(shí)現(xiàn)鉤鎖效應(yīng)，達(dá)到鎖定手柄軸9的目的，使艙門不會(huì)被打開。

本發(fā)明具有以下有益效果：本發(fā)明利用伯努利方程和氣體連續(xù)性方程計(jì)算確定通風(fēng)口面板設(shè)計(jì)尺寸。艙門蒙皮上設(shè)置有開口，提供足夠泄壓的通風(fēng)口尺寸，在蒙皮開口周邊設(shè)置加強(qiáng)帶板，提高開口區(qū)局部強(qiáng)度。通風(fēng)口蓋板周邊布置密封條，壓在蓋板和帶板之間，提供艙門完全關(guān)閉之后的氣密環(huán)境。通風(fēng)口蓋板靠驅(qū)動(dòng)拉桿加拉簧的驅(qū)動(dòng)繞旋轉(zhuǎn)軸打開，該驅(qū)動(dòng)方式具有破損安全特性；采用凸輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制驅(qū)動(dòng)，控制凸輪位于手柄軸上，實(shí)現(xiàn)直接控制。采用拉簧，具有使通風(fēng)口蓋板打開的趨勢(shì)，當(dāng)座艙壓力小于設(shè)計(jì)值時(shí)(適航標(biāo)準(zhǔn)為0.5psi)，拉簧即可驅(qū)動(dòng)通風(fēng)口蓋板打開。門在關(guān)閉的時(shí)候，滾輪在凸輪最下方，手柄軸帶動(dòng)凸輪一起旋轉(zhuǎn)，滾輪則在凸輪槽內(nèi)運(yùn)動(dòng)。滾輪只能靠著凸輪槽的一側(cè)滾動(dòng)，在門正常操作時(shí)候，沿著內(nèi)側(cè)壁運(yùn)動(dòng)，操作者可順利打開艙門。在飛行過程中，人為無意搬動(dòng)手柄時(shí)，滾輪會(huì)在外側(cè)壁運(yùn)動(dòng)，在臨近轉(zhuǎn)角處實(shí)現(xiàn)鉤鎖效應(yīng)，達(dá)到鎖定手柄軸的目的，艙門因此也不會(huì)被打開。本發(fā)明通過結(jié)合通風(fēng)口裝置的特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)空中鎖定，大幅節(jié)約生產(chǎn)制造成本。

附圖說明

圖1為一種采用凸輪控制的多功能艙門通風(fēng)口裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為圖1所示通風(fēng)口裝置的局部示意圖。

圖3為圖1所示蓋板內(nèi)側(cè)壁的部分結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為艙門的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為圖1所示圖1所示蓋板的裝配圖。

圖6為圖1所示凸輪驅(qū)動(dòng)部的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7為圖1所示連桿組件的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中1-蒙皮開口，2-加強(qiáng)帶板，3-蓋板，4-密封條，5-驅(qū)動(dòng)拉桿，6-拉簧，7-轉(zhuǎn)軸組件，8-凸輪，9-手柄軸，10-滾輪，11-外槽壁，12-內(nèi)槽壁，13-搖臂，14-限位組件，15-連桿組件，16-支撐耳片Ⅰ，17-支撐耳片Ⅱ，18-旋轉(zhuǎn)軸，19-搖臂耳片Ⅰ，20-雙凸耳片，21-凸輪槽，22-固定耳片Ⅰ，23-固定耳片Ⅱ，24-連桿Ⅰ，25-連接軸，26-連桿Ⅱ。

具體實(shí)施方式

如圖1-7所示一種采用凸輪控制的多功能艙門通風(fēng)口裝置，具有設(shè)置在艙門蒙皮開口1上的蓋板3，所述蓋板3上設(shè)有搖臂13，所述搖臂13的前端設(shè)有與之配合的限位組件14，所述限位組件14固設(shè)在蓋板3內(nèi)側(cè)壁上；艙門蒙皮上設(shè)置有開口1，提供足夠泄壓的通風(fēng)口尺寸。所述限位組件14包括固定在蓋板3內(nèi)側(cè)壁上的固定耳片Ⅰ22和固定耳片Ⅱ23，以及位于固定耳片Ⅰ和固定耳片Ⅱ之間并安裝在固定耳片Ⅰ和固定耳片Ⅱ耳片孔上的銷釘；所述搖臂13前端位于銷釘和蓋板之間。

所述搖臂13的后端固接在轉(zhuǎn)軸組件7上，所述轉(zhuǎn)軸組件7安裝在支撐耳片Ⅰ16和支撐耳片Ⅱ17上，所述支撐耳片Ⅰ15和支撐耳片Ⅱ17固接在蓋板3的內(nèi)側(cè)壁上；所述艙門蒙皮開口1周邊的一邊緣設(shè)有旋轉(zhuǎn)軸18，轉(zhuǎn)軸組件7的兩端分別設(shè)有搖臂耳片Ⅰ19和搖臂耳片Ⅱ，搖臂耳片Ⅰ19和搖臂耳片Ⅱ的一端分別鉸接在轉(zhuǎn)軸組件7的兩端，搖臂耳片Ⅰ19和搖臂耳片Ⅱ的另一端分別鉸接在旋轉(zhuǎn)軸18的兩端；搖臂13的后端還設(shè)有一驅(qū)動(dòng)拉桿5，所述驅(qū)動(dòng)拉桿5的一端與搖臂13的后端部連接，驅(qū)動(dòng)拉桿5的另一端延伸至凸輪驅(qū)動(dòng)部；在凸輪驅(qū)動(dòng)部的作用下，所述驅(qū)動(dòng)拉桿5的一端拉動(dòng)搖臂13后端，使搖臂13以轉(zhuǎn)軸組件7為軸心，以旋轉(zhuǎn)軸18為支點(diǎn)，并在限位組件14的限制下使蓋板3從艙門蒙皮開口1上打開；相反，在凸輪驅(qū)動(dòng)部的作用下，所述驅(qū)動(dòng)拉桿5的一端推動(dòng)搖臂13后端，使搖臂13以轉(zhuǎn)軸組件7為軸心，以旋轉(zhuǎn)軸18為支點(diǎn)，并在限位組件14的限制下使蓋板3蓋在艙門蒙皮開口1上。所述轉(zhuǎn)軸組件7包括轉(zhuǎn)軸、套設(shè)在轉(zhuǎn)軸上的軸套；所述轉(zhuǎn)軸安裝在支撐耳片Ⅰ16和支撐耳片Ⅱ17的耳片孔上，所述搖臂13的后端固接在軸套的中部；所述搖臂耳片Ⅰ19和搖臂耳片Ⅱ分別設(shè)置在軸套的兩端。所述搖臂13、軸套、搖臂耳片Ⅰ19和搖臂耳片Ⅱ?yàn)橐惑w式機(jī)加結(jié)構(gòu)；所述搖臂13的后端設(shè)有雙凸耳片20，通過銷軸作用于驅(qū)動(dòng)拉桿5的一端和雙凸耳片20的耳片孔，將驅(qū)動(dòng)拉桿5的一端與雙凸耳片20連接。

如圖2所示艙門蒙皮開口1的周邊設(shè)有加強(qiáng)帶板2，以提高開口區(qū)局部強(qiáng)度。所述旋轉(zhuǎn)軸18設(shè)置在加強(qiáng)帶板2上。如圖5所示蓋板3的周邊設(shè)有密封條4，所述密封條4位于蓋板3和加強(qiáng)帶板2之間；為艙門完全關(guān)閉之后，提供氣密環(huán)境。

如圖1-2所示蓋板3的內(nèi)側(cè)壁上還設(shè)有拉簧6，所述拉簧6的一端固接在蓋板3的內(nèi)側(cè)壁上，拉簧6的另一端固接在與旋轉(zhuǎn)軸18同側(cè)的艙門蒙皮開口1周邊的機(jī)體上。具有使通風(fēng)口蓋板3打開的趨勢(shì)，當(dāng)座艙壓力小于設(shè)計(jì)值時(shí)(適航標(biāo)準(zhǔn)為0.5psi)，拉簧6即可驅(qū)動(dòng)通風(fēng)口蓋板3打開。

上述蓋板3的設(shè)計(jì)尺寸是利用伯努利方程和氣體連續(xù)性方程計(jì)算得出，具體如下：

根據(jù)伯努利方程：P₀+ΔP_allowable＝P₀+0.5ρV² (Ⅰ)，

其中：P₀為座艙外部大氣壓；ΔP_allowable為座艙許用壓差；ρ為空氣密度；V為通風(fēng)口流速；

根據(jù)氣體連續(xù)性方程：CρVS＝q (Ⅱ)，

其中：C為流量系數(shù)；q為座艙供氣量；S為蓋板3面積；

由(Ⅰ)和(Ⅱ)式可得，S蓋板面積為

如圖6-7所示凸輪驅(qū)動(dòng)部包括手柄軸9，設(shè)置在手柄軸9上的凸輪8，設(shè)置在凸輪8和驅(qū)動(dòng)拉桿5之間并用于連接凸輪8和驅(qū)動(dòng)拉桿5的連桿組件15；所述凸輪8上具有凸輪槽21，凸輪槽21內(nèi)設(shè)有與連桿組件15連接的滾輪10；所述手柄軸9帶動(dòng)凸輪8一起旋轉(zhuǎn)，所述滾輪10在凸輪槽21內(nèi)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)艙門在關(guān)閉的時(shí)候，所述滾輪10在凸輪槽21的最底部；當(dāng)艙門正常打開的時(shí)候，滾輪10沿著凸輪槽21的內(nèi)槽壁12運(yùn)動(dòng)，直至打開艙門；當(dāng)飛機(jī)在飛行過程中，艙門在人為無意搬動(dòng)手柄軸9時(shí)，滾輪10則在凸輪槽21的外槽壁11運(yùn)動(dòng)，在臨近凸輪槽21的轉(zhuǎn)角處實(shí)現(xiàn)鉤鎖效應(yīng)，達(dá)到鎖定手柄軸9的目的，使艙門不會(huì)被打開。

如圖6-7所示，連桿組件15包括連桿Ⅰ24，連接軸25和連桿Ⅱ，連桿Ⅰ24的一端與驅(qū)動(dòng)拉桿5連接，連桿Ⅰ24的另一端與連接軸25的一端連接；連桿Ⅱ26的一端與滾輪10連接，連桿Ⅱ26的另一端與連接軸25的另一端連接。