УСТРОЙСТВО ВЫДВИЖЕНИЯ ЗАКРЫЛКА
FLAP EXTENSION DEVICE

Изобретение относится к авиации, а именно к конструкциям исполнительных механизмов систем управления закрылками самолета.
Современные требования, предъявляемые к коммерческой авиации, предполагают широкий скоростной диапазон профиля полета. Возможность эксплуатации с небольших аэродромов зависит от разрешенных скоростей взлета и посадки, установленных для каждого самолета. Задача обеспечения малых взлетно-посадочных скоростей может быть решена применением зависающих закрылков с большим ходом. Предлагаемое устройство обеспечивает выдвижение и уборку закрылка по заданной траектории, близкой к оптимальной, чем достигается надлежащее изменение кривизны профиля крыла и изменение его площади.
Известно устройство для выдвижения закрылка (см. патент РФ №2214347), содержащее неподвижно закрепленную на крыле балку, с которой шарнирно соединены несущий рычаг и рычаг привода, шатун, шарнирно соединенный одним концом с рычагом привода, два звена навески закрылка и тягу синхронизации. Данное устройство позволяет отклонить закрылок на угол 20°, при этом выдвижение закрылка составит 15% хорды крыла. Устройство также позволяет отклонить закрылок на 38°, при этом выдвижение закрылка составит около 18% хорды крыла.
Недостатком данного устройства является невозможность обеспечить выдвижение закрылка больше 18% хорды крыла при сохранении угла отклонения в пределах 35-38°, что ограничивает прирост подъемной силы, возникающий при увеличении площади и кривизны профиля крыла.
Наиболее близким к заявленному решению является устройство для выдвижения закрылка (см. патент US 8684316 B2, B64C 9/18), содержащее поддерживающую балку, отклоняемую несущую балку, поддерживающую аэродинамическую поверхность, первое звено, соединяющее первую и вторую точки вращения, и второе звено, соединяющее третью и четвертую точки вращения. Поддерживающая балка имеет точку опоры на первой неподвижной оси вращения. Соединительное звено имеет точку опоры связь на второй неподвижной оси вращения и подсоединяется к первому звену посередине между первой и второй точками вращения. Привод соединяется с приводным звеном, шарнирно связанным с первым звеном для начального движения вперед и назад носика профиля закрылка Фаулера почти параллельно нижней поверхности крыла с удлинением движения назад, обеспечивая быстрое изменение угла установки закрылка относительно верхней кромки крыла.
Недостатками данного устройства являются раннее увеличение угла установки закрылка на начальном этапе выдвижения закрылка, приводящее к возникновению дополнительного вредного аэродинамического сопротивления, а также резкое изменение угла отклонения закрылка при относительно небольшом ходе приводного звена в диапазоне рабочих положений закрылка, которое увеличивает динамические нагрузки на элементы механизма выпуска закрылка, а также на экипаж, пассажиров и перевозимые в самолете грузы.
Задачей предлагаемого изобретения является разработка механизма выпуска закрылка, позволяющего улучшить аэродинамические характеристики крыла путем обеспечения оптимальной траектории перемещения закрылка при большом ходе закрылка.
Сущность предлагаемого устройства поясняется нижеследующим описанием и прилагаемыми чертежами, на которых показано:
на фиг. 1 - взаимные положения звеньев предлагаемого устройства при убранном закрылке;
на фиг. 2 - положения звеньев предлагаемого устройства при полностью выпущенном закрылке;
на фиг. 3 - график кривой изменения угла отклонения закрылка в процессе выдвижения закрылка (сплошная линия - предлагаемый механизм; пунктирная линия - прототип) в одном из возможных вариантов кинематических размеров элементов, где:
δ - угол отклонения закрылка, град.;
X - ход закрылка в % хорды профиля крыла;
на фиг. 4 - эскиз закрылка в убранном положении и при различных углах отклонения, где:
1
δ - угол отклонения закрылка 15°;
2
δ - угол отклонения закрылка 35°;
1
X - дистанция хода для отклонения закрылка на угол 15°;
2
X - дистанция хода для отклонения закрылка на угол 35°.
Устройство выдвижения закрылка крыла самолета содержит неподвижно закрепленную на крыле балку 1; шарнирно закрепленные на балке 1 звено несущее переднее 2 и звено несущее заднее 3; шарнирно соединенное с несущими звеньями звено передней навески закрылка 4; шарнирно соединенное с закрылком звено задней навески закрылка 5; шарнирно соединенное со звеном передней навески закрылка звено синхронизации 6; шарнирно закрепленное на неподвижной балке коромысло 7, которое шарнирно соединено одним плечом со звеном синхронизации и вторым плечом - со звеном задней навески закрылка; балку закрылка 8 с неподвижно закрепленным на ней закрылком.
Балка 1 закреплена неподвижно на крыле и состоит из двух половин, между которыми образовано пространство для размещения звеньев устройства. С балкой 1 соединены шарнирно звено несущее переднее 2, звено несущее заднее 3 и коромысло 7 (в прототипе отсутствует). Звено передней навески закрылка 4 опирается шарнирно на звено несущее переднее 2 и звено несущее заднее 3. Звено синхронизации 6 соединено шарнирно с звеном передней навески закрылка 4 и коромыслом 7. Звено задней навески закрылка 5 соединено шарнирно с коромыслом 7. Закрылок, неподвижно закрепленный на балке закрылка 8, шарнирно подвешен на переднем 4 и заднем 5 звеньях навески.
Устройство работает следующим образом:
Звено несущее переднее 2, при воздействии на него привода P (вращательного действия на фиг. 1 и поступательного действия на фиг. 2), поворачивается в шарнире A относительно неподвижной балки 1, вызывая перемещение звена 4.
Шарнир A может в одном варианте быть закреплен на неподвижной балке 1 и, в другом варианте, может быть закреплен на неподвижной части крыла.
В одном варианте осуществления устройства привод для перемещения закрылка может быть вращательного типа. Привод P, показанный условно на фиг. 1 пунктирными линиями, может быть установлен на неподвижной части крыла и поворотный рычаг привода соединен шарнирной несущим передним звеном 2 через промежуточное звено, схематично обозначенное на фиг. 1 штрихпунктирной линией.
В другом варианте осуществления устройства, привод P для перемещения закрылка может представлять собой толкатель, показанный условно на фиг. 2 штрихпунктирной линией, который установлен на неподвижной части крыла и шток которого соединен шарнирно с несущим передним звеном 2.
В каждом из предыдущих вариантов осуществления устройства один или оба шарнирных соединения балки закрылка 8 со звеньями передней 4 и задней 5 навески закрылка в точках C и D могут располагаться с нижней стороны закрылка либо в теле закрылка.
Звено 4, закрепленное шарнирно в точках B и H соответственно несущего переднего и несущего заднего звеньев, перемещается по траектории, определяемой радиусами поворота точки B вокруг оси A и точки H вокруг оси G, на которой звено несущее заднее 3 поворачивается относительно неподвижной балки 1.
Движение точки C, в которой звено 4 передней навески закрылка шарнирно присоединено к балке закрылка 8, задает траекторию движения носика закрылка при работе механизма на выпуск и на уборку закрылка.
Движение точки D шарнирного соединения балки закрылка 8 со звеном задней навески закрылка 5 задает траекторию движения хвостика закрылка при работе механизма на выпуск и на уборку закрылка.
Звено задней навески закрылка 5, шарнирно соединенное с коромыслом 7, поворачивается вокруг точки E нижнего плеча коромысла, которое качается на оси F, обеспечивая требуемую траекторию точки D хвостика закрылка.
Звено синхронизации 6 обеспечивает согласование движений звена передней навески закрылка 4 и коромысла 7.
Звено передней навески закрылка 4 присоединено к балке закрылка 8 в точке C посредством сферического шарнира. Звено задней навески закрылка 5 присоединено к коромыслу 7 в точке E и к балке закрылка 8 в точке D также посредством сферических шарниров.
Сферические шарнирные соединения звена передней навески закрылка 4 с балкой закрылка 8 в точке C, звена задней навески закрылка 5 с балкой закрылка 8 в точке D и звена задней навески закрылка 5 с коромыслом 7 в точке E допускают изгиб закрылка во время работы, не вызывая перекоса звеньев механизма, и допускают движение закрылка из плоскости механизма, присущее механизмам, стоящим вдоль потока на стреловидных крыльях и/или движение по конусу для закрылков сужающейся формы в плане.
Траектория отклонения закрылка и его угловое положение определяются координатами точек сочленения звеньев и их размерами.
Благодаря указанным отличительным признакам достигается заявленный технический результат, а именно обеспечивается оптимальная траектория перемещения закрылка при большом ходе закрылка.
Предлагаемое устройство обеспечивает равномерное увеличение угла отклонения закрылка в диапазоне выдвижения закрылка от 0 до 21% хорды профиля крыла и, таким образом, позволяет снизить аэродинамическое сопротивление на этапе движения закрылка к рабочему положению. Кроме того, предлагаемое изобретение обеспечивает плавное изменение угла отклонения закрылка в диапазоне рабочих положений закрылка, что снижает динамические нагрузки на элементы механизма выпуска закрылка, а также на экипаж, пассажиров и перевозимые в самолете грузы, а также улучшает возможность регулировки элементов системы управления подъемной силой самолета.
Предлагаемое изобретение обеспечивает незначительное и плавное увеличение щели между задним обрезом неподвижной части крыла и поверхностью закрылка при изменении угла отклонения в диапазоне рабочих положений закрылка, что благоприятно влияет на обтекание системы крыло - закрылок.
При реализации устройства заявленная совокупность существенных признаков позволяет решить задачу расширения эксплуатационных возможностей самолета за счет обеспечения технического результата - уменьшения взлетно-посадочных скоростей.