СТЕНД ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ АЭРОДИНАМИЧЕСКОЙ НАГРУЗКИ НА РАСКРЫВАЮЩИЕСЯ ЭЛЕМЕНТЫ ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА
BENCH FOR MODELING AERODYNAMIC LOAD ON OPENING AIRCRAFT ELEMENTS

Изобретение относится к области испытательной техники, а именно к устройствам для моделирования воздействия аэродинамической нагрузки на раскрывающиеся элементы летательных аппаратов при наземных испытаниях.
При проектировании некоторых типов современных летательных аппаратов стремятся максимально уменьшить их лобовое сопротивление, для чего в конструкции предусматривают использование раскрывающихся аэродинамических элементов, таких как крылья, рули, люки и т.п. Процесс раскрытия этих элементов происходит во время полета летательного аппарата, в результате чего на механизм раскрытия и на сами раскрывающиеся элементы действуют значительные нагрузки, обусловленные действием набегающего воздушного потока.
В связи с этим для подтверждения прочности и работоспособности возникает необходимость наземных испытаний механизма раскрытия и самого раскрывающегося элемента летательного аппарата. Такие испытания осуществляются с помощью способов и устройств, предназначенных для моделирования аэродинамической нагрузки, действующей на раскрывающиеся элементы во время полета.
Известно устройство моделирования аэродинамической нагрузки, описанное в материалах изобретения под названием «Способ наземных испытаний несущих поверхностей управляемого снаряда» [патент РФ №2404406, F42B 15/00, опуб. 20.11.2010 г.], содержащее основание, на котором жестко зафиксирован привод раскрытия с раскрывающимся элементом, оснащенным нагружающим приводом.
В данном устройстве привод раскрытия с раскрывающимся элементом установлены на управляемом снаряде. Для создания аэродинамической нагрузки на раскрывающиеся элементы используется нагружающий привод, выполненный в виде устройства для вращения управляемого снаряда относительно внешней оси. При вращении в качестве аэродинамической нагрузки на раскрывающиеся элементы используют момент центробежной силы, значение которого задают скоростью вращения, а скорости вращения определяют по формуле угловой скорости исходя из значений испытательной нагрузки.
Известное устройство позволяет снизить трудовые и материальные затраты на проведение испытаний. Однако использование данного устройства возможно только при испытаниях раскрывающихся элементов, установленных на летательные аппараты, эксплуатация которых предполагает их вращение относительно внешней оси.
Известен стенд для испытания люка летательного аппарата [патент РФ №2444715, G01M 5/00, опуб. 10.03.2012 г.], содержащий основание, на котором жестко зафиксирован привод раскрытия с раскрывающимся элементом, оснащенным нагружающим приводом.
В данном устройстве испытывают люк летательного аппарата, приводом раскрытия которого является пневмоцилиндр, а в качестве нагружающего привода для моделирования аэродинамической нагрузки используют блок пружин, взаимодействующий с раскрывающимся элементом через тяги и двуплечую качалку. Кроме того, стенд снабжен замком фиксации люка, а на основании стенда установлен дополнительный пневмоцилиндр, шток которого шарнирно соединен с поверхностью раскрывающегося элемента, для имитации воздействия избыточного давления в фюзеляже летательного аппарата.
Известное устройство позволяет расширить функциональные возможности при испытаниях механизмов раскрытия и раскрывающихся элементов летательных аппаратов, однако использование данного стенда ограничено в применении по углу поворота раскрывающегося элемента.
Известен испытательный стенд проверки раскрытия аэродинамического руля ракеты [патент РФ №2382348, G01M 19/00, опуб. 20.02.2010 г.], содержащий основание, на котором жестко зафиксирован привод раскрытия с раскрывающимся элементом (испытуемый руль), оснащенным нагружающим приводом.
В данном устройстве в качестве нагружающего привода использован держатель с мерными грузами, подвешенный на тросе, который проходит через два роликовых блока и соединен с ползунком, уставленным на раскрывающемся элементе с возможностью перемещения и фиксации. Привод раскрытия выполнен в виде жестко закрепленного на основании штатива с подвижным бегунком и механизма удержания и раскрытия консоли раскрывающегося элемента.
Использование данного стенда позволяет расширить функциональные возможности и сократить сроки проведения испытаний, а также снизить трудовые и материальные затраты, связанные с проведением испытаний.
Однако в данном стенде нагружающий привод закреплен неподвижно относительно оси раскрывающегося элемента, который поворачивается вокруг вертикальной оси, что приводит к изменению вектора приложенной силы к раскрывающемуся элементу.
Данный испытательный стенд проверки раскрытия аэродинамического руля ракеты рассматривается в качестве прототипа.
Анализ известных способов и устройств для моделирования аэродинамической нагрузки позволяет сделать вывод, что известный уровень техники не обеспечивает создания устройства, требующего минимальных затрат, связанных с его изготовлением, и позволяющего с высокой точностью моделировать воздействие аэродинамической нагрузки при наземных испытаниях механизмов раскрытия с различным углом поворота раскрывающегося элемента.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание стенда, позволяющего с высокой точностью и минимальными затратами моделировать воздействие аэродинамической нагрузки на раскрывающийся элемент при наземных испытаниях.
Технический результат, получаемый при использовании изобретения, заключается в повышении точности моделирования воздействия аэродинамической нагрузки за счет приложения нагрузки с постоянным направлением относительно аэродинамической поверхности раскрывающегося элемента вне зависимости от изгиба раскрывающегося элемента, вызванного действием аэродинамической нагрузки.
Указанный технический результат достигается тем, что стенд для моделирования аэродинамической нагрузки на раскрывающиеся элементы летательных аппаратов содержит основание, на котором жестко зафиксирован привод раскрытия с раскрывающимися элементами, оснащенными нагружающим приводом, привод раскрытия выполнен в виде раскрывающего гидроцилиндра, взаимодействующего с динамометром через толкатель, приводящий в движение механизм раскрытия, задающий движение раскрывающимся элементам, причем нагружающий привод выполнен в виде пневмоцилиндров, установленных в аэродинамическом центре каждого из раскрывающихся элементов, штоки которых имеют колесные опоры, опирающиеся на основание, и задающих постоянную нагрузку по всей траектории движения раскрывающихся элементов.
Выполнение стенда для моделирования аэродинамической нагрузки на раскрывающиеся элементы летательных аппаратов в виде основания, на котором жестко зафиксирован привод раскрытия с раскрывающимися элементами, оснащенными нагружающим приводом, согласно изобретению привод раскрытия выполнен в виде раскрывающего гидроцилиндра, взаимодействующего с динамометром через толкатель, приводящий в движение механизм раскрытия, задающий движение раскрывающимся элементам, позволяет с минимальными затратами моделировать воздействие аэродинамической нагрузки на раскрывающийся элемент при наземных испытаниях, причем нагружающий привод, выполненный в виде пневмоцилиндров, установленных в аэродинамическом центре каждого из раскрывающихся элементов, штоки которых снабжены колесными опорами, опирающимися на основание, и задающих постоянное усилие по всей траектории движения раскрывающихся элементов, позволяет за счет приложения нагрузки с постоянным направлением относительно аэродинамической поверхности раскрывающегося элемента вне зависимости от изгиба раскрывающегося элемента, вызванного действием аэродинамической нагрузки, повысить точность моделирования воздействия аэродинамической нагрузки.
Наличие в заявляемом изобретении признаков, отличающих его от прототипа, позволяет считать его соответствующим условию «новизна».
Новые признаки, которые содержит отличительная часть формулы изобретения, не выявлены в технических решениях аналогичного назначения, на этом основании можно сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения условию «изобретательский уровень».
Изобретение иллюстрируется чертежами:
на фиг. 1 представлен вид сверху стенда для моделирования аэродинамической нагрузки на раскрывающиеся элементы летательных аппаратов;
на фиг. 2 - вид А на фиг. 1;
на фиг. 3 - вид Б (увеличено) на фиг. 2, нагружающий привод, установленный на раскрывающемся элементе.
Стенд для моделирования аэродинамической нагрузки на раскрывающиеся элементы летательных аппаратов содержит основание с жестко зафиксированным приводом раскрытия с раскрывающимися элементами 1, оснащенными нагружающими приводами 2.
Основание выполнено в виде платформы 3 для фиксирования привода раскрытия и секторов 4 для движения нагружающего привода 2.
Привод раскрытия состоит из раскрывающего гидроцилиндра 5, установленного на кронштейне 6, неподвижно зафиксированного на платформе 3. Раскрывающий гидроцилиндр 5 взаимодействует с динамометром 7 через толкатель 8, приводящий в движение механизм раскрытия 9, установленный на стойках 10, прикрепленных к платформе 3. Механизм раскрытия 9 задает движение раскрывающимся элементам 1.
Каждый из нагружающих приводов 2, установленный в аэродинамическом центре каждого из раскрывающихся элементов 1, выполнен в виде пневмоцилиндра 11, шток 12 которого проходит сквозь раскрывающийся элемент 1. На конце штоков 12 установлены колесные опоры 13, опирающиеся на секторы 4 и снабженные радиально-упорными сферическими подшипниками.
Стенд работает следующим образом.
В исходном состоянии раскрывающиеся элементы 1 сложены один над другим.
В пневмоцилиндры 11 нагружающего привода 2 подается газ под давлением, обеспечивающий воспроизведение требуемого усилия на раскрывающиеся элементы 1. Одновременно раскрывающий гидроцилиндр 5 привода раскрытия задает необходимое давление в динамометре 7, который через толкатель 8 включает механизм раскрытия 9. При этом раскрывающиеся элементы 1 начинают движение, перемещая колесные опоры 13 по секторам 4, до полного раскрытия. Раскрывающиеся элементы 1 при перемещении нагружены постоянной силой за счет подаваемого давления в пневмоцилиндры 11 вне зависимости от угла его поворота и изгиба.
Трение качения колесных опор 13 по секторам 4 для каждого конкретного значения усилия нагружающих приводов 2 известно и учитывается при оценке усилия на штоке гидроцилиндра 5 привода раскрытия.
Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного изобретения следующей совокупности условий:
- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, предназначено для испытательной техники, а именно как устройство для моделирования воздействия аэродинамической нагрузки на раскрывающиеся элементы летательных аппаратов при наземных испытаниях;
- для заявленного устройства в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления;
- средство, воплощающее заявленное изобретение при осуществлении, способно обеспечить повышение точности моделирования воздействия аэродинамической нагрузки за счет приложения нагрузки с постоянным направлением относительно аэродинамической поверхности раскрывающегося элемента вне зависимости от изгиба раскрывающегося элемента, вызванного действием аэродинамической нагрузки.
Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «промышленная применимость».