МЕХАНИЗМ ОТКЛОНЕНИЯ РУЛЕВОЙ ПОВЕРХНОСТИ АЭРОДИНАМИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ САМОЛЕТА

Полезная модель относится к области аэродинамики и может быть использована при исследованиях в аэродинамических трубах (АДТ) характеристик аэродинамических моделей (АДМ) транспортных средств, например, самолетов, ракет, автомобилей, железнодорожного транспорта и т.д.
Необходимым этапом разработки самолета является проведение экспериментальных исследований в аэродинамических трубах (АДТ) для оценки его аэродинамических характеристик, характеристик устойчивости и управляемости, а также отработки на этой основе его аэродинамической компоновки.
Для проведения цикла испытаний модели с различными углами установок органов управления (элеронов, интерцепторов, воздушных тормозов и др.) приходится неоднократно проводить целый ряд вспомогательных работ по подготовке трубы к каждому отдельному эксперименту (наддув, охлаждение, вакуумирование, сброс давления и т.д.), в котором устанавливается одно положение (вариант установки) рулевой поверхности из программы испытаний. Традиционно, во время типового испытания положения всех органов управления фиксируются, за исключением исследуемого, который переставляется на определенные углы, в соответствии с программой. Данная технология выполнения эксперимента описана в Руководстве для конструкторов (РДК-43). Том 1., Аэродинамика. Гидромеханика. Прочность. Издательство Бюро новой техники, 1943 г.
После проведения испытания в одном пуске АДТ, выполняется смена угла установки органа управления. На модели с использованием кронштейнов-фиксаторов, на период выполнения данной операции, испытания прерываются.
Выполнение перестановки (замена одного фиксатора на другой и, при необходимости, доработка поверхности модели быстросохнущей полимерной пастой) приводит к потерям времени и существенному затягиванию эксперимента.
Введение в конструкцию АДМ самолета механизмов отклонения рулевых поверхностей позволяет осуществлять перестановку органов управления непосредственно во время эксперимента, без временных затрат на подготовку каждого отдельного испытания. Продолжительность эксперимента при этом определяется лишь его длительностью и временем подготовки модели в целом к испытаниям в АДТ.
Проектирование механизмов отклонения рулевых поверхностей, располагаемых внутри консоли крыла, связано с целым рядом ограничений. С одной стороны габариты механизмов не должны превышать габариты крыла, в местах их размещения. С другой стороны должны обеспечиваться требования к прочности всех конструктивных элементов механизма. Это обуславливается ограниченными объемами крыла, а также высокими нагрузками, действующими на органы управления во время проведения аэродинамического эксперимента.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является изобретение «Система ручного управления самолета», патент РФ 2089447 от 10.09.1997, МПК В64C 13/00, В64C 13/04, G05G 13/00. Конструкция включает сервопривод с триммером, содержит качалку, один конец которой подвижно закреплен к неподвижной поверхности, например, к крылу или оперению, а второй свободный конец качалки выполнен в виде регулировочного механизма крепления, содержащего вилку с двумя вертикально расположенными шлицевыми проушинами, в которых посредством крепежного болта с двумя шлицевыми шайбами шарнирно установлена с возможностью перемещения регулируемая по длине тяга триммера. Триммер - рулевая поверхность используется на малых самолетах, если надо полностью или частично снять усилия со штурвала, включают режим триммирования на пикирование или кабрирование. При этом начинает работать сервопривод, у которого выходной шток, совершая поступательное перемещение, через двуплечую качалку, качалку-рычаг и тягу приводит к отклонению триммера в соответствующую сторону (вверх или вниз).
Недостатком такого конструкторского решения является громоздкость механизма, так как двуплечая качалка и качалка-рычаг совершают вращательные движения в плоскости перпендикулярной оси поворота отклоняемой рулевой поверхности. Невозможно расположить аналогичный механизм отклонения внутри консоли крыла аэродинамической модели самолета из-за того, что габариты механизмов могут превышать габариты крыла в местах их размещения. Задачей создания полезной модели является изготовление механизма отклонения рулевой поверхности расположенного внутри консоли крыла АДМ.
Техническим результатом является обеспечение возвратно-поступательных движений механизма отклонения рулевой поверхности АДМ в одной плоскости и уменьшение габаритных размеров механизма.
Решение поставленной задачи и технический результат достигаются тем, что механизм отклонения рулевой поверхности аэродинамической модели самолета, содержащий сервопривод, тяги, опору, вилку, рычаг, подвижно закрепленный на кронштейне, жестко установленном внутри поверхности крыла, прикреплен одним концом к тяге сервопривода, а вторым концом к серьге, которая другим концом прикреплена к водилу, с закрепленными на нем толкателями, причем толкатели имеют возможность перемещения внутри проушин опоры, неподвижно закрепленной внутри поверхности крыла, кроме того один толкатель через вилку присоединен к тяге управления рулевой поверхностью. На фигуре 1 показана конструкция механизма.
На фигуре 2 показано расположение механизма с сервоприводом внутри консоли крыла АДМ.
На фигуре 3 показан механизм, установленный внутри консоли крыла АДМ с отклоняемой рулевой поверхностью АДМ.
На фигурах 1 и 3 показана конструкция механизма, который состоит из следующих основных элементов: опоры 1 с двумя проушинами, водила 2, двух толкателей 3 и 4, серьги 5, рычага 6, кронштейна 7, вилки 8, тяги 9 и тяги 10. Кроме того на фигуре 2 показаны электрический сервопривод 11 и отклоняемая рулевая поверхность АДМ 12. На фигурах 2 и 3 показано расположение механизма внутри консоли крыла АДМ.
Механизм соединяет рулевую поверхность 12 с сервоприводом 11. Тяга 9, передает перемещение от сервопривода 11 на рычаг 6, вращательное перемещение рычага 6, закрепленного на кронштейне 7, трансформируется посредством серьги 5 и водила 2 в возвратно-поступательные движения толкателей 3 и 4 вдоль оси проушин опоры 1. Один конец толкателя 3 присоединен к водилу 2, а второй конец, проходя через проушину опоры 1, через вилку 8 соединен с тягой 10. Толкатель 4 одним концом присоединен к водилу 2, а второй свободный конец, проходя через вторую проушину опоры 1 исключает перекос осей при возвратно-поступательном движении водила 2 и толкателей 3, 4 вдоль оси проушин опоры, поэтому поворот тяги 10 в плоскости перпендикулярной оси вращения отклоняемой рулевой поверхности АДМ 12 невозможен.
Кроме того, в конструкцию заложен ряд технологических решений, обеспечивающих необходимую соосность подвижных элементов механизма.
Такое техническое решение обеспечивает возвратно-поступательное движение механизма отклонения рулевой поверхности АДМ в одной плоскости, тем самым значительно упростив конструкцию и сократив габариты механизма.
Использование механизма отклонения рулевой поверхности создает возможность применения специализированных управляемых моделей, колеблющихся относительно точки подвеса в рабочей части АДТ, что позволяет выполнить исследование аэродинамической компоновки модели одновременно с отработкой алгоритмов управления самолетом в полунатурных условиях.
Применение механизмов отклонения рулевой поверхности на крупномасштабных аэродинамических моделях самолетов существенно сокращает время эксперимента за счет исключения вспомогательных работ по подготовке АДТ. Вследствие чего происходит значительное сокращение затрат электроэнергии на работу АДТ.