Механизм смещения носовой части крыла аэродинамической модели самолета

Полезная модель относится к области аэродинамики и может быть использована при исследованиях в аэродинамических трубах (АДТ) характеристик аэродинамических моделей (АДМ) самолетов.
Необходимым этапом разработки самолета является проведение экспериментальных исследований в АДТ для оценки его аэродинамических характеристик, характеристик устойчивости и управляемости, а также отработки на этой основе его аэродинамической компоновки.
В настоящее время в большинстве аэродинамических моделей для реализации отклоненных положений взлетно-посадочной механизации применяются сменные фиксаторы, выполняющие две основные функции: установка отклоняемой поверхности в требуемое положение и передача аэродинамических нагрузок от элемента механизации на силовой элемент консоли крыла. Ограничениями для применения фиксаторов являются также искажение обтекания консоли крыла в зоне установки фиксатора и увеличение общей продолжительности проведения эксперимента в АДТ, ввиду необходимости монтажа-демонтажа фиксаторов между пусками.
Данная технология выполнения эксперимента описана в Руководстве для конструкторов (РДК-43). Том 1, Аэродинамика. Гидромеханика. Прочность. Издательство Бюро новой техники, 1943 г.
После каждого проведения испытания в АДТ, выполняется смена угла установки органа управления. Выполнение перестановки (замена одного фиксатора на другой и, при необходимости, доработка поверхности модели быстросохнущей полимерной пастой) приводит к потерям времени и существенному затягиванию эксперимента.
В крупноразмерных аэродинамических моделях строительные высоты консолей крыла и органов управления позволяют размещать элементы навески и систем отклонения механизации внутри конструкции, без искажения внешней поверхности. Применение систем адаптивного изменения формы аэродинамической поверхности крыла способно обеспечить безщелевое отклонение органов управления, в широком диапазоне изменяя аэродинамические характеристики исследуемой аэродинамической компоновки и значительно сократив время на перестановку съемных элементов.
Одним из вариантов близким к предлагаемому техническому решению является изобретение «Система ручного управления самолета», патент RU №2089447, МПК В64С 13/00, В64С 13/04, G05G 13/00, дата публикации 10.09.1997. Система содержит сервопривод, качалку, один конец которой шарнирно закреплен на неподвижной поверхности крыла или оперения, а другой конец выполнен в виде регулировочного механизма, взаимодействующего с регулируемой по длине тягой триммера.
Недостатком такого конструкторского решения является громоздкость механизма, так как двуплечая качалка и качалка-рычаг совершают вращательные движения в плоскости перпендикулярной оси поворота отклоняемой рулевой поверхности. Невозможно расположить аналогичный механизм отклонения внутри консоли крыла аэродинамической модели самолета из-за того, что габариты механизмов могут превышать габариты крыла в местах их размещения.
Принятым за прототип, является техническое решение «Механизм управления рулевой поверхностью аэродинамической модели самолета» RU №183352, МПК G01M 9/08, дата публикации 18.09.2018 г. Механизм управления рулевой поверхностью содержит сервопривод, установленный в канале консоли крыла, тяги, опору, вилку, качалку-рычаг, соединенную с отклоняемой рулевой поверхностью (элероном) и сервоприводом с помощью тяг и вилки. Сервопривод через шток перемещает тягу управления рулевой поверхностью, при этом обеспечивается возвратно-поступательное перемещение вилки, и поворот на требуемый угол рулевой поверхности (элерона). Для смещения носовой части крыла данный механизм не подходит, поскольку нужен не поворот на нужный угол, а линейное смещение по оси Y относительно неподвижной консоли крыла.
Задачей и техническим результатом полезной модели является создание механизма линейного смещения носовой части крыла А ДМ в перпендикулярном направлении (по оси Y) относительно передней кромки неподвижной консоли крыла.
Решение поставленной задачи и технический результат достигаются тем, что в механизме смещения носовой части крыла аэродинамической модели самолета, содержащем жестко закрепленный в канале консоли крыла сервопривод и соединенные с ним тяги, сервопривод выполнен с двумя противоположно направленными штоками, каждый из которых соединен с тягой, на тягах установлены шипы, механизм дополнительно содержит жестко закрепленную на смещаемой носовой части крыла рейку с пазами, в которых установлены шипы тяг, при этом каждый паз выполнен под одинаковым углом к ходу движения штока. Пазы в рейке выполнены под углом 30-60 градусов к ходу движения штока.
На фигуре 1 показана установка сервопривода и механизма смещения носовой части в канале консоли крыла.
На фигуре 2 показана конструкция механизма смещения носовой части крыла А ДМ.
На фигуре 3 показаны более детально составные части механизма и смещаемая носовая часть крыла АДМ.
На фигурах 1, 2, 3 показана конструкция механизма, который состоит из следующих основных элементов: сервопривода 3, двух противоположно направленных штоков сервопривода 4, двух тяг 5, четырех шипов 6, рейки 7 с двумя парами пазов 8, закрепленной на смещаемой носовой части 2 крыла.
Сервопривод 3 установлен в канале консоли крыла 1 (см. фиг. 1), штоки 4 сервопривода 3 жестко присоединены к тягам 5 (фигуры 3, 4), шипы 6 жестко закреплены на тягах 5, к смещаемой носовой части 2 жестко прикреплена рейка 7 с двумя парами пазов 8 (фигура 4). Паз 8 в рейке 7 выполнен под положительным углом 30-60 градусов к ходу движения штока 4 сервопривода 3, пазы относительно сервопривода расположены зеркально. Шипы 6 жестко прикреплены к тягам 5 и вставлены в наклонные пазы 8 рейки 7.
Работа механизма производится следующим образом: штоки 4 сервопривода 3, перемещают тяги 5 и закрепленные на них шипы 6 в положительном и отрицательном направлении вдоль оси X. В результате такого перемещения шипов 6 в пазах 8 рейки 7, рейка и смещаемая носовая часть перемещаются по оси Y. Разница высот крайних положений шипа 6 в пазе 8 рейки 7 является ходом смещаемой носовой части 2 по оси Y, смещаемая носовая часть 2 изменяет свое положение (опускается или поднимается) относительно неподвижной консоли крыла 1.
Механизм смещения носовой части крыла АДМ в совокупности с другими механизмами, позволяет реализовать кинематику адаптивного изменения геометрического профиля передней кромки крыла с обеспечением необходимых запасов прочности для всех элементов кинематики.
Создан механизм смещения носовой части крыла АДМ расположенный внутри консоли крыла, позволяющий носовой часть крыла АДМ совершать перемещение по оси Y относительно неподвижной консоли крыла
Применение механизма смещения носовой части крыла АДМ способно смоделировать местную деформацию исследуемой аэродинамической компоновки.