Узел нагружения для испытаний аэродинамических моделей на стенде

Полезная модель относится к области экспериментальной аэродинамики летательных аппаратов и может быть использована при исследованиях на стенде вне аэродинамических труб характеристик аэродинамических моделей (АДМ).
Узел нагружения является составной частью стенда, предназначенного для отработки кинематики управляющих механизмов отклонения рулевых поверхностей аэродинамической модели самолета, и служит для создания имитирующей нагрузки, действующей на отклоняемую поверхность в процессе экспериментальных исследований в аэродинамической трубе. Использование изобретения позволит определять характеристики аэродинамических моделей без дорогостоящих экспериментальных исследований в аэродинамических трубах.
Известно гидравлическое устройство для нагружения механического типа с использованием пружин (патент RU 2330195, F16J 1/10, F15В 19/00, F15В 15/14, 2008), содержащее цилиндр, поршни, шток, стопорные кольца, регулировочную гайку, пружину, эластичные кольца, регулирующие упоры, полость, заполненную консистентной смазкой, переменную динамическую нагрузку создают одной пружиной при перемещении штока «на выпуск» и «на уборку», регулировку люфтов осуществляют регулировочной гайкой. Основной недостаток состоит в том, что усилие передается линейно вдоль одной оси, так как шток движется внутри цилиндра.
Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является узел нагружения (патент RU 49591 U1, F15B 15/26, 2006), содержащий корпус, шток, две пружины, крышки, эластичные упругие кольца, упоры и рабочую жидкость. Основной недостаток состоит в том, что усилие передается линейно вдоль одной оси, так как шток движется внутри цилиндра.
Задачей и техническим результатом предлагаемой полезной модели является создание узла нагружения не только имитирующего нагрузки, приблизительно равные действующим на отклоняемую рулевую поверхность аэродинамической модели самолета (интерцептор, элерон, тормозной щиток) в процессе экспериментальных исследований в аэродинамической трубе, но и позволяющие отклоняемой рулевой поверхности аэродинамической модели самолета (интерцептор, элерон, тормозной щиток) поворачиваться относительно своей оси на положительные и отрицательные углы согласно программе испытаний.
Решение задачи и технический результат достигаются тем, что узел нагружения для испытания аэродинамических моделей на стенде, содержащий установленный на стенде имитирующий нагрузку привод, соединенный с отклоняемой рулевой поверхностью, содержит рычаг, на одном конце которого размещена ось с роликами, другой конец рычага закреплен на отклоняемой рулевой поверхности, платформы с направляющими для роликов и пальцами, на которых закреплены имитирующие нагрузку пружины растяжения, стойки с пазами для перемещения пальцев и кронштейны для крепления к стенду.
На фигуре 1 показан узел нагружения, установленный на закрепленное на стенде исследуемое крыло с отклоняемой рулевой поверхностью (интерцептором, элероном, тормозным щитком).
На фигуре 2 показан отклоняемая рулевая поверхностью (интерцептор, элерон, тормозной щиток) с местом под крепление рычага.
На фигурах 3 и 4 показана конструкция узла нагружения.
На фигуре 5 показано перемещение рычага, закрепленного на оси с двумя роликами по вертикальным и горизонтальным направляющим.
Узел нагружения 1 установлен на стенде 10 (фигура 1). с исследуемым крылом 12, рычаг 3 закреплен в пазу 15, выполненном на отклоняемой рулевой поверхности (интерцепторе, элероне, тормозном щитке) 13 (фигура 2).
Узел нагружения 1 состоит из двух стоек 2 с вертикальными направляющими (пазами), привода, включающего рычаг 3 с осью 4 и двумя роликами 5, зажатыми между нижней 6 и верхней 7 платформами с горизонтальными направляющими 8, одна из платформ постоянно закреплена (она упирается пальцами 14 в концы пазов, выполненные в стойках 2 узла нагружения), (смотри фигуры 3 и 4) в любом случае перемещается только одна платформа, узел нагружения 1 крепится при помощи кронштейнов 9 к силовому каркасу стенда 10. Пружины 11 имитируют нагрузку, действующую на отклоняемые рулевые поверхности аэродинамической модели самолета (интерцептор, элерон, тормозной щиток) в процессе экспериментальных исследований в аэродинамической трубе.
Работа узла нагружения 1 происходит следующим образом: при отклонении рулевой поверхности 13 (интерцептора, элерона, тормозного щитка) на положительный угол фиксируют положение нижней платформы 6 (пальцы 14 нижней платформы упираются в концы пазов, выполненных в стойках 2 узла нагружения), в этом случае перемещается только верхняя платформа. Рычаг 3 жестко закреплен и весь привод (рычаг 3, ось 4, ролики 5) прижат к верхней платформе 7, платформа 7 скользит пальцами 14 по вертикальным направляющим (пазам) в стойке 2, одновременно ролики 5 перемещаются по горизонтальным направляющим 8 верхней платформы 7 на величину а. Пружины 11 растягиваются и передают через рычаг нагрузку на отклоняемую рулевую поверхность (интерцептор, элерон, тормозной щиток) 13. При отклонении рулевой поверхности на заданные углы (от нулевого до крайнего положения) происходит поступательное наращивание действующей на нее нагрузки. Максимальное значение нагрузки достигается на критическом (крайнем) значении угла δ (смотри фигуру 5), также как это происходит в аэродинамической трубе. При повороте рулевой поверхности в отрицательном диапазоне углов, наоборот, пальцами 14 фиксируют в пазах положение верхней платформы 7, а нижняя платформа 6 свободно перемещается. Пружины 11 узла нагружения 1 изготавливались с учетом всех требований к передаваемой ими нагрузки на испытываемую рулевую поверхность.
Для определения соответствия нагрузки при повороте рулевой поверхности 13 на каждом фиксированном угле отклонения рулевой поверхности дополнительно проводился расчет соответствия усилий от пружин, усилиям, действующим на отклоняемую рулевую поверхность 13 при эксперименте в аэродинамической трубе.
Ряд проведенных экспериментов показал соответствие нагрузки при повороте рулевой поверхности 13 на различные фиксированные углы отклонения рулевой поверхности усилиям, действующим на отклоняемую рулевую поверхность 13 при эксперименте в аэродинамической трубе. Таким образом решена задача создания узла нагружения имитирующего нагрузки, приблизительно равные действующим на отклоняемую рулевую поверхность аэродинамической модели самолета (интерцептор, элерон, тормозной щиток) в процессе экспериментальных исследований в аэродинамической трубе. Поэтому появилась возможность сократить число дорогостоящих экспериментов в аэродинамической трубе, заменив их проведением экспериментов на стенде, оснащенном представленным в заявке узлом нагружения.