Механизм управления рулевой поверхностью 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 (элеронов, интерцепторов, воздушных тормозов и др.). 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. Наиболее важным ограничением при проектировании агрегатов проводки управления системы дистанционного управления, расположенных внутри крыла, являются их габариты. Это обусловлено ограниченными внутренними объемами крыла. Одним из путей преодоления проблемы ограничения внутренних объемов может стать вынос габаритных агрегатов проводки управления за пределы зоны отклоняемых рулевых поверхностей (элеронов, интерцепторов, воздушных тормозов и др.) с передачей движения простой тягой.
Для передачи движения к отклоняемой рулевой поверхности в состав проводки управления включены специальные управляющие механизмы. Компоновка всех управляющих механизмов для каждого органа (элеронов, интерцепторов, воздушных тормозов и др.) весьма сложна, поэтому для повышения возможностей размещения проводки управления целесообразно рассмотрение применения механизмов различного типа.
Одним из технических решений является изобретение «Система ручного управления самолета», патент РФ 2089447 от 10.09.1997, МПК В64С 13/00, В64С 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.
Прототипом примем «МЕХАНИЗМ отклонения рулевой поверхности аэродинамической модели самолета» патент №RU 142186 U1, МПК G01M 9/08 от 20.06.2014 г.), содержащий сервопривод, тяги, опору, вилку, толкатели, серьгу и водило. Недостатком такого конструкторского решения является отсутствие возможности установки механизма внутри консоли крыла АДМ с размахом менее 1 м из-за отсутствия достаточного места.
Задачей создания полезной модели является разработка и изготовление компактного механизма управления рулевой поверхностью аэродинамической модели самолета (элеронов, интерцепторов, воздушных тормозов и др.) расположенного внутри консоли крыла АДМ с размахом менее 1 м.
Технический результат - сокращение времени трубного эксперимента.
Решение поставленной задачи и технический результат достигаются тем, что механизм управления рулевой поверхностью аэродинамической модели самолета (элеронов, интерцепторов, воздушных тормозов и др.), содержащий сервопривод, тяги, опору, вилку, дополнительно содержит качалку-рычаг шарнирно соединенную с тягой, вилкой и кронштейном рулевой поверхности.
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
На фигуре 4 показан механизм с отклоняемой рулевой поверхностью АДМ (элеронами, интерцепторами, воздушными тормозами и др.) с другого ракурса.
Механизм управления рулевой поверхностью аэродинамической модели самолета (элеронов, интерцепторов, воздушных тормозов и др.) (фигура 1) состоит из: опоры 1 и качалки-рычага 2, который соединен с рулевой поверхностью (элероном) 8 и сервоприводом 7 тягами 3 и 4, а также вилкой 5. Механизм, имеет внешний сервопривод 7, проводку 9 и внешние опоры 10, установлен в канале крыла 12 АДМ (фигура 2). Работа механизма происходит следующим образом. Сервопривод 7 передает через проводку 9, установленную на внешних опорах 10, поступательное перемещение на тягу 3. Тяга 3 приводит в движение качалку-рычаг 2. Вращательное движение качалки-рычага 2 через шарнирное соединение 6 приводит в поступательное движение тягу 4 и, через вилку 5, непосредственно передается на кронштейн 11 (смотри фигуры 3, 4), приводя к вращательному движению элерон 8 вокруг своей оси на требуемый угол. Согласование перемещений в двух взаимно-перпендикулярных плоскостях вращения качалки-рычага 2 и элерона 8 осуществлено за счет установки шарнирных соединений 6. Шарнирные соединения 6 позволяют компенсировать неточности изготовления и сборки механизма.
Введение в конструкцию АДМ систем управления отклоняемыми поверхностями самолетов (элеронов, интерцепторов, воздушных тормозов и др.) является для трубных испытаний актуальным направлением развития.
Проведенные испытания показали, что применение механизма управления рулевой поверхностью аэродинамической модели самолета сокращает время трубного эксперимента более чем в 4 раза.