Механизм выдвижения управляющей аэродинамической поверхности аэродинамической модели самолета

Полезная модель относится к области аэродинамики и может быть использована при исследованиях в аэродинамических трубах (АДТ) характеристик аэродинамических моделей (АДМ) самолетов.
Необходимым этапом разработки самолета является проведение экспериментальных исследований в АДТ для оценки его аэродинамических характеристик, характеристик устойчивости и управляемости, а также отработки на этой основе его аэродинамической компоновки.
В крупноразмерных аэродинамических моделях строительные высоты консолей крыла и органов управления позволяют размещать элементы навески и систем отклонения механизации внутри конструкции, без искажения внешней поверхности. Применение систем адаптивного изменения формы аэродинамической поверхности крыла способно обеспечить безщелевое отклонение органов управления, в широком диапазоне изменяя аэродинамические характеристики исследуемой аэродинамической компоновки и значительно сократив время на перестановку съемных элементов.
Механизм выдвижения управляющей аэродинамической поверхности - щитка Крюгера аэродинамической модели самолета с изменяемым профилем передней кромки крыла должен позволять производить выпуск щитка Крюгера как из исходного положения профиля передней кромки крыла, так и из измененного, смещенного по оси Y относительно передней кромки неподвижной консоли крыла.
Одним из вариантов близким к предлагаемому техническому решению является изобретение «Система ручного управления самолета», патент RU №2089447, МПК В64С 13/00, В64С 13/04, G05G 13/00, дата публикации 10.09.1997. Система содержит сервопривод, качалку, один конец которой шарнирно закреплен на неподвижной поверхности крыла или оперения, а другой конец выполнен в виде регулировочного механизма, взаимодействующего с регулируемой по длине тягой триммера.
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.
Известна полезная модель «Механизм отклонения рулевой поверхности аэродинамической модели самолета» патент RU №142186 МПК G01M 9/08, дата публикации 20.06.2014 г., механизм отклонения рулевой поверхности аэродинамической модели самолета, содержит 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.
Основным недостатком является то, что данный механизм не позволяет поворачивать на нужный угол и смещать рулевую поверхность, так как ее перемещение за габариты крыла АДМ конструктивно не предусмотрено.
За прототип принята полезная модель «Механизм управления рулевой поверхностью аэродинамической модели самолета» (патент RU №183352, МПК G01M 9/08, дата публикации 18.09.2018 г.). Механизм управления рулевой поверхностью содержит сервопривод, установленный в канале консоли крыла, тяги, опору, вилку, качалку-рычаг, соединенную с отклоняемой рулевой поверхностью (элероном) и сервоприводом с помощью тяг и вилки. Сервопривод через шток перемещает тягу управления рулевой поверхностью, при этом обеспечивается возвратно-поступательное перемещение вилки, и поворот на требуемый угол рулевой поверхности (элерона).
Основным недостатком является то, что данный механизм не позволяет поворачивать на нужный угол и смещать управляющую аэродинамическую поверхность, так как ее перемещение за габариты крыла АДМ конструктивно не предусмотрено.
Задачей и техническим результатом является создание механизма выдвижения управляющей аэродинамической поверхности - щитка Крюгера аэродинамической модели самолета с изменяемым профилем передней кромки крыла, который осуществляет выпуск щитка Крюгера как из исходного положения профиля передней кромки, так и из измененного, смещенного по оси Y относительно передней кромки неподвижной консоли крыла.
Решение поставленной задачи и технический результат достигаются тем, что механизм выдвижения управляющей аэродинамической поверхности аэродинамической модели самолета содержит сервопривод, шток, тягу, качалку-рычаг, неподвижную опору, вилку со штифтом, толкатель, вал, серьгу, одним концом жестко закрепленную на задней кромке управляющей аэродинамической поверхности аэродинамической модели самолета, а другим концом на валу, установленную вместе с сервоприводом в передней части крыла аэродинамической модели самолета.
На фигуре 1 показана установка механизма выдвижения щитка Крюгера в канале передней части крыла.
На фигуре 2 показана конструкция механизма выдвижения щитка Крюгера на виде сбоку в исходном положении.
На фигуре 3 показана конструкция механизма выдвижения щитка Крюгера на виде сбоку в выпущенном положении с измененным профилем передней кромки крыла.
На фигурах 1, 2, 3 показаны щиток Крюгера 1 с поворотным валом 2, а также конструкция механизма выдвижения щитка Крюгера. Механизм выдвижения щитка Крюгера состоит из следующих основных элементов: серьги 3, закрепленной одним концом на задней кромке щитка Крюгера 1,а другим концом на поворотном валу 2, толкателя 4, качалки-рычага 5 с вилкой 6, штифта вилки 7, неподвижной опоры 8, тяги 9, штока 10, сервопривода 11. Ось штифта 7 вилки 6 качалки-рычага 5 и закрепленного на ней толкателя 4 совпадает с виртуальной осью поворота изменяемого профиля передней кромки крыла. Щиток Крюгера 1 расположен в нише (углублении) под передней кромкой крыла. Поворотный вал щитка 2 с серьгой 3 установлен в передней кромке крыла и закреплен на ней (см. фиг. 1). Задняя кромка щитка Крюгера 1 зафиксирована серьгой 3 на поворотном валу 2 (см. фигуры 1, 2, 3). Щиток Крюгера 1 связан толкателем 4 с качалкой-рычагом 5 при помощи штифта 7 вилки 6. Неподвижная опора 8 рычага 5 установлена в канале консоли крыла. Сервопривод 11 имеет шток 10, на штоке 10 закреплена тяга 9, соединенная с качалкой-рычагом 5 (см. фиг. 1). Толкатель 4 одним концом шарнирно соединен с передней кромкой управляющей аэродинамической поверхности, а другим концом соединен через штифт с вилкой.
Работа механизма производится следующим образом: сервопривод 11 перемещает шток 10 по оси Z, при движении штока 10 сервопривода 11 тяга 9, закрепленная на штоке 10 осуществляет поворот качалки-рычага 5, установленного на неподвижной опоре 8 в плоскости XZ. На другом конце качалки-рычага 5 установлена вилка 6, соединенная с толкателем 4 через штифт 7, толкатель 4 своим движением вынуждает щиток Крюгера 1 осуществлять поворот вокруг оси поворотного вала 2 при помощи серьги 3 в исходном положении передней кромки крыла. В случае отклонения профиля передней кромки крыла по оси Y относительно неподвижной консоли крыла поворотный вал 2 с серьгой 3 сначала отклоняется как единое целое вместе с передней кромкой, так как поворотный вал жестко закреплен на внутренней обшивке передней кромки крыла и перемещается совместно с ней.
Кинематическая схема механизма выдвижения щитка Крюгера построена таким образом, что виртуальная ось поворота изменяемого профиля передней кромки крыла совпадает осью штифта 7, соединяющего толкатель 4 с вилкой 6, качалки-рычага 5.
Далее, при движении штока 10 сервопривода 11 и тяги 9, рычаг 5 перемещает толкатель 4, а толкатель 4 выдвигает щиток Крюгера 1 относительно нового положения поворотного вала 2 щитка Крюгера 1. Щиток Крюгера 1 в выпущенном состоянии показан на фигуре 3, в исходном состоянии на фигурах 1, 2.
Создан механизм выдвижения управляющей аэродинамической поверхности аэродинамической модели самолета - щитка Крюгера, который позволяет выпускать щиток Крюгера как при исходном, так и при измененном, то есть смещенном по оси Y относительно передней кромки неподвижной консоли крыла положении геометрического профиля передней кромки крыла с обеспечением необходимых запасов прочности для всех элементов кинематики.