Стенд-имитатор системы управления элероном аэродинамической модели самолета

Полезная модель относится к области экспериментальной аэродинамики летательных аппаратов и может быть использована при исследованиях на стенде вне аэродинамических труб характеристик аэродинамических моделей (АДМ). При испытаниях аэродинамической модели в аэродинамической трубе (АДТ) с наддувом рабочей части (р=2,5 атм.) имитация отклонения элеронов - основных управляющих поверхностей в крейсерском полете производится переустановкой на кронштейнах. Для этого прекращается продувка, стравливается давление, операторы переустанавливают элероны, затем осуществляется наддув рабочей части, устанавливается поток, снимаются данные экспериментальной точки и т.д.
Для отработки кинематики управляющих механизмов отклонения рулевых поверхностей аэродинамической модели самолета при разных скоростях потока в АДТ были созданы система управления на основе гидравлического привода. Необходимым условием ее дальнейшей разработки являются исследования и отработка на специальном стенде, создающим условия нагружения аналогичные действующим на элерон аэродинамической модели во время трубного эксперимента. Стенд-имитатор системы управления элероном на основе гидропривода оснащен специальной аппаратурой для измерения параметров углов отклонения элерона, а также действующих на него нагрузок.
Известна «Установка для измерения осевых сил в гидродинамической передаче», защищенная авторским свидетельством SU №989185, МПК F15B 19/00, 1983 г., которая может быть использована для измерения осевых сил в гидродинамических передачах. Установка содержит рычаги, расположенные на входном и выходном валах и измерительное устройство, установка не имеет необходимых для работы устройств и специального оборудования, и не может выполнять функции стенда для дистанционного управления элероном.
Наиболее близким к заявленному техническому решению является «Стенд для испытания гидродинамических передач», защищенный авторским свидетельством SU №1 011 922 F15B 19/00 (2000.01), F16H 41/00 (2000.01), содержащий испытуемую передачу, гидросистему подпитки, нагрузочное устройство. Данный стенд мог выполнять функции стенда для дистанционного управления элероном, но не имел специального оборудования.
Задачей и техническим результатом предлагаемой полезной модели является создание стенда-имитатора системы управления элероном аэродинамической модели самолета не только позволяющего элерону аэродинамической модели самолета поворачиваться относительно своей оси на положительные и отрицательные углы согласно программе испытаний, но и имитировать нагрузки сопоставимые с действующими на отклоняемую рулевую поверхность (элерон) аэродинамической модели самолета в процессе экспериментальных исследований в аэродинамической трубе.
Решение задачи и технический результат достигаются тем, что стенд-имитатор системы управления элероном аэродинамической модели, содержащий силовой каркас, гидропривод и датчик перемещений, дополнительно содержит установленные на силовом каркасе узел нагружения элерона, тензовесы, фрагмент консоли крыла, кронштейн для крепления испытуемого элерона к фрагменту консоли крыла.
На фиг. 1 показан стенд с силовым каркасом, установленным на плите, на каркасе закреплены фрагмент консоли крыла с отклоняемой рулевой поверхностью (элероном), тяги, тензовесы и узел нагружения.
На фиг. 2 показана отклоняемая рулевая поверхность - элерон, установленная при помощи кронштейнов и осей, позволяющих отклоняться рулевой поверхности на крыле, и тензовесы.
На фиг. 3 показаны фрагмент консоли крыла, гидроцилиндр, датчик перемещений, тяга, вилка, тензовесы.
На фиг. 4 показаны тензовесы с узлами крепления к отклоняемой поверхности и тяге.
На фиг. 5 показаны гидроцилиндр, датчик перемещений, тяга, вилка, тензовесы, рулевая поверхность.
На фиг. 6 показан узел нагружения и кронштейн для крепления элерона (рулевой поверхности).
На фиг. 7 показан элерон в крайнем верхнем положении (+25°).
На фиг. 8 показан элерон в крайнем нижнем положении (-25°), (на фиг. 7 и 8 не показаны пружины и балки).
Силовой каркас стенда системы управления элероном АДМ самолета состоит из двух балок 2 (см фиг. 1), соединенных с основанием 3 в нижней их части. К верхним частям балок 2 прикреплен фрагмент консоли крыла 5, с установленным на нем элероном 4. Таким образом, фрагмент консоли крыла 5 замыкает балки 2 в их верхних частях. Все соединения элементов каркаса - болтовые. В основании силового каркаса предусмотрено крепление силового каркаса стенда к монтажной плите 1 при проведении испытаний. (См фиг. 1). Элерон 4 установлен на консоль крыла 5 при помощи кронштейнов с осями 9, в которых расположены шариковые радиальные однорядные подшипники. Это обеспечивает минимальное трение при повороте элерона 4 на требуемые углы отклонения (-25°÷+25°). Поворот элерона 4 относительно своей оси осуществляется гидроцилиндром 7 через промежуточную тягу 13, соединенную с вилкой 16 тензовесов 6 (См фиг. 1, 2, 3). Тензовесы 6 служат для замера усилий, действующих на элерон 4 и жестко закреплены на нем посредством узла крепления 17 винтами. (См. фиг. 4, 5).
Имитацию действующей нагрузки при проведении стендовых испытаний осуществляют при помощи узла нагружения 8 (фиг. 6).
Он состоит из штанг 18, рычагов 15, пружин 19, опор 20 и кронштейна 14. Рычаги 15 имеют возможность поворачиваться в своих опорах при перемещениях элерона 4. Соединение штанг 18 с элероном 4 осуществляется через рычаги 15 с помощью кронштейна 14. В конструкцию узла нагружения 8 введены четыре пружины сжатия 19, работающие попарно при отклонении элерона вверх и вниз от нейтрального положения. Пружины 19 обеспечивают усилие эквивалентное эксплуатационному шарнирному моменту, действующему на элерон 4 в аэродинамической трубе. Штанги загрузочного устройства могут поворачиваться в опорах 20 вокруг своих осей, обеспечивая качательное движение. При этом изменяется расстояние от осей рычагов 15 до осей опор 20 и происходит обжатие пружин 19, создающих противодействующую нагрузку (см. фиг. 6).
При подаче рабочей жидкости под давлением в соответствующие полости гидроцилиндра 7 происходит выпуск или уборка его штока 10. На конце штока 10 установлена на резьбе вилка 12. Движение штока 10 передается через вилку 12 на передаточную тягу 13, расположенную под углом к оси штока 10 гидроцилиндра 7. Второй конец тяги 13 соединен с вилкой 16 тензовесов 6, закрепленной на элероне 4. Наконечники тяги соединены с вилками штока 10 и тензовесов 6 цилиндрическими осями, обеспечивающими их поворот относительно друг друга
Работа стенда происходит следующим образом. По командам с датчика перемещений 11 (см. фиг. 3) шток гидроцилиндра 10 выдвигается для обеспечения требуемых углов отклонения элерона 4 вверх. Тяга 13 сдвигается вперед и через вилку 16 тензовесов 6, перемещает кронштейн 14, который поворачивает элерон 4 относительно своей оси. При этом штоки 18 загрузочного устройства 8 выдвигаются и проворачиваются относительно своих осей вслед за движением элерона 4. В процессе движения штоков 18 происходит обжатие пружин 19, создающее противодействующую нагрузку на элерон 4. (См. фиг. 5, 6, 7). Для поворота элерона 4 от нейтрального положения вниз шток гидроцилиндра 10 убирается, кинематические элементы стенда совершают движения, аналогичные движениям при повороте элерона 4 вверх, но противоположного направления. (См. фиг. 8).
Стенд позволяет провести предварительные испытания отклоняемого элерона вне аэродинамической трубы с имитацией нагрузок примерно равных, действующих на отклоняемый элерон в процессе трубных испытаний, проверить работу системы управления, имитируя испытания по заданной программе.