СТЕНД ДЛЯ ОТРАБОТКИ МЕХАНИЗМА РАСКЛАДЫВАНИЯ АЭРОДИНАМИЧЕСКОЙ ПОВЕРХНОСТИ ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ МЕХАНИЧЕСКИХ НАГРУЗОК

Стенд относится к области испытательной техники, а именно к оборудованию для испытаний механизма раскладывания аэродинамической поверхности, в частности крыла ракеты, в условиях максимально приближенных к эксплуатационным.
В момент пуска и в полете на ракету, в том числе, на аэродинамические поверхности, имеющие большую площадь, действуют различные нагрузки, которые могут стать причиной технических неисправностей.
Для обеспечения надежной работоспособности ракеты предлагается стенд, позволяющий исключить возможность неполадок во время полета и провести испытания механизма раскладывания аэродинамических поверхностей путем имитации механических нагрузок. Нагрузки, создаваемые напором воздуха, действуют на аэродинамические поверхности в виде сил, распределяемых в направлении осей ОХ и ОУ. С помощью стенда имитируют аналогичные нагрузки при соответствующих эксплуатационных режимах. Работоспособность механизма раскладывания аэродинамических поверхностей обеспечивают путем подбора дюзы, создающей оптимальное время раскладывания и снижающей удар на конструкцию в момент раскладывания аэродинамических поверхностей.
Предлагаемое техническое решение можно использовать в любых отраслях промышленности, где необходимо проводить испытания изделий на достоверность срабатывания механизма раскладывания любых поверхностей в условиях действия механических нагрузок.
Из уровня техники известно устройство для испытания отклоняемых поверхностей летательного аппарата (патент №2382348, от 14.07.2008 г., МПК G01M 5/00, Россия), которое содержит отклоняемую поверхность летательного аппарата, установленный на платформе гидроцилиндр, параллелограммный механизм, при этом загрузочный гидроцилиндр через трос и блок соединен с одним из звеньев параллелограммного механизма.
Недостатком является, то, что данное устройство не обеспечивает возможности нагружения консолей крыла при различных режимах полета, близким к эксплуатационным.
Известно устройство (патент №2045750 от 05.11.1995 г., МПК G01M 5/00, Россия), которое содержит приводные и загрузочные гидроцилиндры, шарнирно соединенные рычагами с испытательными отклоняемыми звеньями. Приводные, загрузочные гидроцилиндры, тензодинамометры и датчиками положения соединены программно-временным управляющим устройством. Данное устройство приближает условия испытания к эксплуатационным, но не обеспечивает надежного раскрытия аэродинамических поверхностей и не учитывает время.
Известно устройство для имитации аэродинамических нагрузок на элементы конструкции летательного аппарата, (а.с. №1609283 от 26.12.1988 г. МПК 5 G01M 5/00, 9/00). Устройство содержит параллелограммный механизм и барабан, связанный через трос с силовозбудителем, гидроцилиндр с двумя независимыми полостями и штоками.
Недостатком данного устройства является то, что оно не обеспечивает возможности изменения направления вектора аэродинамической нагрузки и как следствие условия испытаний не соответствуют условиям эксплуатации.
Прототипом предлагаемого технического решения является полезная модель (№49258 от 18.03.2005 г., МПК 7 G01M 19/00, Россия). Стенд содержит монтажное основание с закрепленным на нем испытуемым изделием со складными аэродинамическими поверхностями, каждая из которых оборудована механизмом принудительного раскрытия.
Недостатком прототипа является невозможность нагружения консолей при различных режимах полета, ненадежность раскрытия аэродинамической поверхности.
Задачей предполагаемой полезной модели является создание стенда, позволяющего имитировать действие механических нагрузок на механизм раскладывания консолей крыла в момент отделения от носителя и в полете.
Поставленная цель достигается тем, что стенд для отработки механизма раскладывания аэродинамической поверхности под воздействием механических нагрузок, содержащий платформу на которой жестко закреплен макет ракеты с двумя аэродинамическими поверхностями и механизмом их раскладывания, при этом стенд включает гидроцилиндр, закрепленный на балке, расположенной параллельно платформе на некотором расстоянии от нее, взаимосвязанный с перекладиной, концы которой соединены системой гибкой связи с концом каждой аэродинамической поверхности, при чем система гибкой связи включает последовательно соединенные динамометр, амортизационный шнур, трос и ролики, задающие направление тросу, совершающему при раскрытии аэродинамической поверхности конусообразное движение по отношению к ролику, расположенному на балке таким образом, что его ось перпендикулярна оси механизма раскладывания аэродинамических поверхностей, а ролик находится в точке пересечения этих осей, два других ролика закреплены на платформе, при этом их оси перпендикулярны продольной оси макета ракеты; эластичный жгут, расположенный параллельно платформе, соединяющий точку суммирующей нагрузки аэродинамической поверхности с упором, закрепленным на платформе, дополнительно стенд снабжен набором дюз, обеспечивающим выбор проходного сечения оптимального размера, регистратором времени и датчиком виброускорений.
Техническим результатом заявляемого стенда для отработки механизма раскладывания консоли крыла под воздействием механических нагрузок является надежность работы механизма раскладывания консолей крыла, в условиях максимально приближенных к эксплуатационным, за счет имитации механических нагрузок, действующих на ракету при старте и в полете и подбора дюзы, обеспечивающей оптимальное время раскладывания аэродинамической поверхности.
Сущность технического решения поясняется чертежами:
фиг.1 - схема стенда для отработки механизма раскладывания крыльев, вид сбоку;
фиг.2 - схема стенда для отработки механизма раскладывания крыльев, при этом консоли крыла разложены, вид сверху;
фиг.3 - изометрическая проекция стенда для отработки механизма раскладывания аэродинамических поверхностей под воздействием механических нагрузок.
На фигурах обозначены: 1 - платформа, 2 - макет ракеты, 3 - аэродинамическая поверхность в виде консоли крыла, 4 - механизм раскладывания крыльев, 5 - гидроцилиндр, 6 - балка, 7 - перекладина, 8 - динамометр, 9 - амортизационный шнур, 10 - трос, 11 - ролик, 12 - эластичный жгут, 13 - упор.
1
Стенд для отработки механизма раскладывания аэродинамической поверхности содержит платформу 1, на которой закреплен макет ракеты 2 с раскладываемыми аэродинамическими поверхностями, например крыльями 3, и механизмом для их раскладывания 4. Консоли крыла 3 установлены на оси механизма раскладывания, крыльев 4 с возможностью их поворота. Каждое из крыльев 3 взаимосвязано через гибкую систему тяги с гидроцилиндром 5, установленным на балке 6. Балка 6 расположена параллельно платформе 1 на некотором расстоянии, которое позволяет создать условия проведения испытаний, при этом, чем больше расстояние от платформы 1 до балки 6, тем меньше угол, создаваемый системой тяги, что позволяет снизить погрешности создаваемых нагрузок. Гидроцилиндр 5 взаимосвязан с системой гибкой связи посредством переходного элемента в виде перекладины 7, каждый конец которой соединен с динамометром 8, амортизационным шнуром 9 и тросом 10, контактирующим с роликами 11. Динамометр 8 служит для определения величины нагрузки по оси ОУ в момент раскрытия крыльев 3. Роликами 11 определяют направление троса 10 и обеспечивают вертикальные нагрузки, создаваемые гидроцилиндром 5 на крылья 3 по оси ОУ. Один из роликов 11 установлен на балке 6, так, что его ось перпендикулярна оси O механизма раскрытия 4 крыльев 3, а ролик находится в точке пересечения этих осей. Два других ролика закреплены на платформе 1, а их оси перпендикулярны центральной оси макета ракеты. Горизонтальные нагрузки, действующие по оси ОХ, компенсирует эластичный жгут 13, выполненный, например, из авиационной резины, который расположен с каждой стороны макета ракеты 2 параллельно ее оси и соединен одним концом с консолью крыла 3 в точке суммирующей нагрузки, создаваемой напором воздуха на крыло, а другим концом - с упором 14, установленным на платформе 1. Эластичный жгут 13 позволяет компенсировать отклонение консоли крыла 3 по горизонтали и смягчить удар на конструкцию в момент раскладывания крыльев 3.
Предлагаемое решение обеспечивает имитацию вертикальных и горизонтальных нагрузок в направлении осей ОУ и ОХ, действующих на консоль крыла в момент раскладывания и в полете и позволяет приблизить условия испытаний к эксплуатационным, а правильно подобранная дюза обеспечивает оптимальное время для надежного срабатывания механизма раскладывания консолей крыла.
Дополнительно стенд включает набор дюз, имеющих различные размеры поперечных сечений. Надежное раскрытие аэродинамической поверхности обеспечивают за счет требуемого напора воздуха, поступающего из пневмосистемы, который приводит в действие механизм раскладывания крыльев в определенный момент времени. Путем подбора дюзы определенного размера обеспечивают оптимальное время раскладывания консоли крыла.
Дополнительно, для фиксации момента раскладывания и определения времени раскладывания консоли крыла стенд снабжен регистратором (на рис. не показан) и датчиком виброускорений (на рис. не показан).
Стенд работает следующим образом:
На платформе 1 с помощью подставок закрепляют макет ракеты 2 с аэродинамическими поверхностями в виде крыльев 3. Гидроцилиндр 5 приводят в действие, создавая нагрузки, имитирующие вертикальное направление силы. Из пневмосистемы под напором подают воздух или любую другую текучую среду на механизм раскладывания 4 консоли крыла 3. На пути трубопровода, между пневмосистемой и механизмом раскладывания 4 устанавливают дюзу (на рис. не показана) для регулирования напора воздуха. Напор воздуха приводит в движение консоли крыла 3 и эластичный жгут 13 удлиняется, имитируя действие горизонтальных нагрузок по оси ОХ.
2
В частном случае испытаний подбора дюзы, крылья 3 находятся в разложенном состоянии. Испытания начинают с минимального проходного сечения дюзы и постепенно увеличивают размер сечения, меняя дюзы, подбирают оптимальный размер проходного сечения, обеспечивающий требуемое время раскладывания. При этом давление соответствует состоянию разложенного крыла 3 и постепенно увеличивают нагрузки с интервалом в 50 кг/см доводят до максимального значения.
В результате испытаний для получения показаний используют датчик виброускорений, фиксирующий момент раскладывания консоли крыла и регистратор для определения времени их раскладывания. Полученные данные анализируют, строят график и определяют оптимальное время раскрытия консоли крыла для принятия решения о целесообразности использования выбранной дюзы.
В частном случае проверки механизма раскладывания консолей крыла с имитацией нагрузок в момент старта или отделения ракеты от носителя, имитируют вертикальные нагрузки в момент старта. В ходе испытаний сначала замеряют нагрузки по оси ОУ при разложенном положении крыльев. Выбирают контрольную точку от силового пола до динамометра. Нагрузку снимают, крылья 3 складывают. Подают максимальное рабочее давление и определяют время раскладывания. Крылья 3 возвращают в исходное положение. Процесс повторяют и выставляют ту же высоту, при этом увеличивают нагрузку. Нагружение проводят с интервалом в 50 кг/с, что позволяет использовать данный стенд для изделий различного веса и габаритов. В момент раскрытия крыльев 3 эластичный жгут 13 удлиняется и в конечной точке раскрытия создает нагрузки по оси ОХ, время раскрытия фиксируют. Для фиксации момента раскладывания и определения времени раскладывания используют регистратор. Замеры времени раскрытия проводят несколько раз в зависимости от создаваемой нагрузки. Нагрузки, создаваемые на ось ОУ при разложенных крыльях замеряют динамометром 8. В результате на конечной точке получается нужная нагрузка. Повторно подают минимальное давление и снова определяют время раскладывания, которое не должно превышать 3 сек.
Предлагаемый стенд позволяет имитировать нагрузки, действующие на крыло в реальных условиях, обеспечивает надежность механизм раскрытия консолей крыла, что существенно снижает стоимость испытаний.
В настоящее время проводят испытания для отработки механизма раскрытия аэродинамических поверхностей под воздействием механических нагрузок, имитирующих условия испытаний приближенные к эксплуатационным.