МЕХАНИЗМ НАВЕСКИ ЭЛЕМЕНТА МЕХАНИЗАЦИИ КРЫЛА НА ОСНОВНОЙ ЧАСТИ КРЫЛА И УСТРОЙСТВО УБОРКИ И ВЫПУСКА ЭЛЕМЕНТА МЕХАНИЗАЦИИ КРЫЛА, ИМЕЮЩЕЕ ТАКОЙ МЕХАНИЗМ
MECHANISM TO SUSPEND WING BODY LIFT DEVICES ELEMENT AND LIFT DEVICES ELEMENT RETRACT-AND-RELEASE DEVICE WITH SUCH MECHANISM

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к механизму навески элемента механизации крыла, в частности элемента увеличивающей подъемную силу (взлетно-посадочной) механизации крыла, на основной части крыла, и к устройству уборки и выпуска элемента механизации крыла, включающему в себя такой механизм.
Уровень техники
Из публикации DE 102005044549 В4 известно крыло, имеющее основную часть и элемент увеличивающей подъемную силу механизации крыла, подвижно установленный на крыле посредством по меньшей мере двух расположенных сбоку друг от друга (разнесенных) в направлении размаха крыла механизмов навески, каждый из которых образован шарнирно соединенными друг с другом звеньями с образованием трех осей шарниров, сходящихся в общем полюсе.
Раскрытие изобретения
Задачей изобретения является создание механизма навески элемента механизации крыла, в частности элемента увеличивающей подъемную силу (взлетно-посадочной) механизации крыла, на крыле, или его основной части, а также устройства уборки и выпуска элемента механизации крыла, включающего в себя такой механизм навески, которые были бы оптимизированы с точки зрения кинематики.
Эта задача решается признаками независимых пунктов формулы изобретения. Варианты осуществления изобретения приведены в соответствующих зависимых пунктах формулы.
Объектом изобретения является механизм навески элемента механизации крыла, в частности элемента увеличивающей подъемную силу (взлетно-посадочной) механизации крыла, на основной части крыла с возможностью перемещения элемента увеличивающей подъемную силу механизации крыла. Предлагаемый в изобретении механизм навески элемента механизации крыла содержит, в частности:
- первое звено, соединенное с основной частью крыла первым шарниром с образованием первой оси вращения,
- второе звено,
- третье звено, соединенное со вторым звеном вторым шарниром с образованием второй оси вращения и соединенное с элементом механизации крыла четвертым шарниром, причем первое звено и второе звено соединены друг с другом средним шарниром с образованием третьей оси вращения, а первая, вторая и третья оси вращения при любом положении элемента механизации крыла проходят через общий полюс,
- тягу, соединенную первым шаровым шарниром со вторым звеном и вторым шаровым шарниром с элементом механизации крыла.
Благодаря конструкции предлагаемого в изобретении механизма подвижный элемент механизации крыла при его выпуске движется в месте его присоединения к механизму навески по траектории, имеющей форму дуги окружности, и одновременно поворачивается вокруг своей оси, проходящей в направлении размаха. Для присоединения элемента механизации крыла к основной части крыла и его перемещения (уборки и выпуска) относительно основной части крыла может быть предусмотрено, в частности, соединение элемента механизации крыла с основной частью крыла посредством двух или более механизмов навески. Дополнительные механизмы навески могут быть выполнены так же, как и описанный выше механизм навески, или могут иметь иную конструкцию.
Предлагаемый в изобретении механизм навески может быть предусмотрен, в частности, для присоединения к основной части крыла элемента механизации, относящегося к механизации задней кромки или передней кромки крыла, в частности для присоединения щитка Крюгера. При этом благодаря применению предлагаемого в изобретении механизма навески элемента механизации крыла достигается то, что элемент механизации, если он присоединен к основной части крыла только посредством предлагаемых в изобретении механизмов навески рассмотренным выше образом, или же по меньшей мере место соединения механизма навески с элементом механизации, может перемещаться относительно основной части крыла из убранного положения элемента механизации или, по меньшей мере, области места присоединения элемента механизации крыла, с переходом через положение, соответствующее щелевой, или посадочной, конфигурации (когда между выпущенным элементом механизации крыла и основной частью крыла имеется щель), в положение, соответствующее бесщелевой, или взлетной, конфигурации (когда выпущенный элемент механизации крыла примыкает к основной части крыла). При нахождении в бесщелевой конфигурации элемент механизации крыла расположен относительно основной части крыла, по меньшей мере в области места присоединения, таким образом, что между элементом механизации крыла и основной частью крыла течение воздуха отсутствует либо присутствует в незначительной с точки зрения аэродинамики крыла мере.
В целом, предлагаемый в изобретении механизм навески имеет то преимущество, что ему требуется небольшая конструктивная высота, что позволяет применять его также в более тонких крыловых профилях. Это касается, в частности, механизма типа "ножницы", которые в известных конструкциях применяются для присоединения щитков Крюгера к основной части крыла. По сравнению с кинематической схемой "лебединая шея" предлагаемый в изобретении механизм навески имеет то преимущество, что он обеспечивает возможность поворота элемента механизации крыла, в частности щиток Крюгера, относительно осей или точек вращения, расположенных вблизи или за пределами контур крыла.
Объектом изобретения является также устройство уборки и выпуска элемента механизации, в частности элемента увеличивающей подъемную силу (взлетно-посадочной) механизации, крыла летательного аппарата, включающее в себя по меньшей мере два механизма навески элемента механизации крыла, расположенных сбоку друг от друга в направлении размаха крыла, и устройство привода для перемещения элемента механизации крыла относительно основной части крыла, причем по меньшей мере один из механизмов навески элемента механизации крыла содержит:
- первое звено, соединенное с основной частью крыла первым шарниром с образованием первой оси вращения,
- второе звено,
- третье звено, соединенное со вторым звеном вторым шарниром с образованием второй оси вращения и соединенное с элементом механизации крыла четвертым шарниром, причем первое звено и второе звено соединены друг с другом средним шарниром с образованием третьей оси вращения, а первая, вторая и третья оси вращения при любом положении элемента механизации крыла проходят через общий полюс,
- тягу, соединенную первым шаровым шарниром со вторым звеном и вторым шаровым шарниром с элементом механизации крыла.
При этом для уменьшения числа степеней свободы в системе опор элемента механизации крыла четвертый шарнир механизма навески может быть выполнен в виде цилиндрического шарнира, действуя в качестве фиксирующей опоры.
В альтернативном варианте осуществления изобретения для увеличения числа степеней свободы в системе опор элемента механизации крыла четвертый шарнир механизма навески может быть в виде сферического шарнира.
Устройство уборки и выпуска элемента механизации крыла может включать в себя еще один механизм навески элемента механизации крыла, содержащий:
- первое звено, соединенное с основной частью крыла первым шарниром с образованием первой оси вращения,
- второе звено, соединенное с элементом механизации крыла вторым шарниром с образованием второй оси вращения,
причем первое звено и второе звено соединены друг с другом средним шарниром с образованием третьей оси вращения, а первая, вторая и третья оси вращения при любом положении элемента механизации крыла проходят через общий полюс.
В зависимости от требований, предъявляемых в соответствующих случаях осуществления изобретения, в одном частном случае применения изобретения предлагаемый в изобретении механизм навески элемента механизации крыла может быть реализован только в одном узле его установки, а второй узел установки элемента механизации крыла может быть выполнен с механизмом навески другого типа, обеспечивающий такой же или иной закон движения элемента механизации крыла при его выпуске и уборке (характеристика выпуска и уборки).
Кроме того, один из дополнительных механизмов навески элемента механизации крыла или при необходимости несколько дополнительных механизмов навески могут быть выполнены без тяги.
Благодаря тому, что для установки элемента механизации крыла предусмотрены механизмы его навески, содержащие третье звено в сочетании с тягой, один и тот же механизм навески может использоваться в нескольких точках установки элемента механизации крыла, причем используемые механизмы навески могут реализовывать различные характеристики опирания. Например, элемент механизации крыла может быть присоединен к основной части крыла с помощью по меньшей мере двух механизмов навески, обеспечивающих статически неопределимую или статически определимую установку элемента механизации на основной части крыла. Статически неопределимая установка элемента механизации крыла дает большую кратность механического резервирования и тем самым обеспечивает более высокий уровень механической надежности, но при этом приводит к возникновению в конструкции элемента механизации внутренних напряжений. Статически определимая установка элемента механизации, напротив, позволяет уменьшить внутренние напряжения в его конструкции.
При использовании двух или более двух механизмов навески, имеющих по три сочлененных между собой звена, можно реализовать механизмы навески с большим или меньшим числом степеней свободы в опоре элемента механизации крыла на третьем звене, чтобы обеспечить статически определимую или неопределенную установку элемента механизации крыла в целом на механизмах его навески.
При этом у одного или нескольких либо у всех механизмов навески элемента механизации крыла в составе устройства для его уборки и выпуска четвертый шарнир может быть выполнен в виде сферического, или шарового, шарнира. В сочетании с тягой, которая на обоих концах установлена посредством сферического, или шарового, шарнира, по сравнению с цилиндрическим шарниром, допускающим вращение только вокруг одной оси, достигается дополнительная степень свободы опоры элемента механизации крыла в месте присоединения к третьему звену, так что в этом отношении механизм навески выполнен в виде плавающей опоры: за счет такого выполнения третье звено приобретает функцию качательной опоры (качающегося рычага), причем шаровой шарнир и тяга однозначно определяют положение кинематики плавающей опоры, а составляющие усилий, действующих на элемент механизации крыла вдоль его размаха, не передаются на основную часть крыла.
Кроме того, у одного или нескольких механизмов навески либо у всех механизмов навески в составе устройства уборки и выпуска элемента механизации крыла четвертый шарнир может быть выполнен в виде петли, или цилиндрического шарнира, не имеющего поступательной степени свободы в осевом направлении цилиндрического шарнира. При этом поступательную степень свободы можно определить, в частности, в том смысле, что допускаемое ею поступательное перемещение должно быть направлено таким образом, чтобы иметь составляющую в направлении размаха элемента механизации крыла или основной части крыла. Такой вид установки может быть предусмотрен с применением тяги, опертой на обоих концах посредством сферического, или шарового шарнира, или без таковой. В обоих случаях реализуется крепление элемента механизации крыла к третьему звену, имеющее на одну степень свободы меньше, чем вышеупомянутое крепление с помощью качательной опоры. Если несколько механизмов навески или все механизмы навески в составе устройства уборки и выпуска элемента механизации крыла выполнить таким образом, то установка элемента механизации крыла на механизмах его навески, а значит, и на основной части крыла, будет статически неопределимой.
Статически определимая установка элемента увеличивающей подъемную силу механизации крыла на основной части крыла получается, если, например, элемент механизации крыла присоединен к основной части крыла посредством двух предлагаемых в изобретении механизмов навески, и если при этом один механизм навески имеет четвертый шарнир, который выполнен в виде петли, или цилиндрического шарнира, и не допускает поступательной степени свободы в осевом направлении цилиндрического шарнира, а другой механизм навески имеет четвертый шарнир, выполненный в виде сферического, или шарового шарнира.
В одном варианте осуществления изобретения устройство уборки и выпуска элемента механизации крыла может иметь такое выполнение, при котором четвертый шарнир одного механизма навески элемента механизации крыла выполнен в виде сферического шарнира, в результате чего он действует в направлении размаха элемента механизации крыла в качестве плавающей опоры, а четвертый шарнир по меньшей мере еще одного механизма навески или всех других механизмов навески элемента механизации крыла выполнен в виде цилиндрического шарнира с тягой или без тяги, в результате чего он действует в направлении размаха элемента механизации крыла в качестве фиксирующей опоры. При этом такой механизм навески элемента механизации крыла выполняет в устройстве уборки и выпуска элемента механизации крыла функцию "главного" узла установки, поскольку именно он передает на звенья, а значит, и на основную часть крыла составляющие усилий, действующие в направлении размаха элемента механизации крыла. Еще один механизм навески или, в соответствующих случаях, несколько других механизмов навески элемента механизации крыла могут быть выполнены таким образом, чтобы тяга была установлена в механизме навески, четвертый шарнир которого выполнен в виде сферического шарнира. При этом такой механизм навески выполняет в устройстве уборки и выпуска элемента механизации крыла функцию "подчиненного" узла установки, поскольку он допускает на одну степень свободы больше, чем упомянутый выше механизм навески. В одном варианте осуществления изобретения по меньшей мере один из механизмов навески выполнен с четвертым шарниром в виде сферического шарнира и с тягой, а один другой механизм навески выполнен с четвертым шарниром в виде сферического шарнира без тяги или в виде цилиндрического шарнира, не допускающего поступательного перемещения третьего звена в осевом направлении шарнира.
В другом варианте осуществления изобретения тяга также может быть установлена в одном или нескольких механизмах навески элемента механизации крыла, имеющих цилиндрический шарнир, чтобы повысить жесткость присоединения элемента механизации крыла к основной части крыла, кратность механического резервирования и уровень надежности всего устройства уборки и выпуска элемента механизации крыла.
Кроме того, по меньшей мере один механизм навески с функцией главного узла установки в отношении передачи усилий и/или моментов с элемента механизации крыла на основную часть крыла может быть выполнен по пирамидальной схеме с двумя звеньями, соединенными друг с другом, с элементом механизации крыла и с основной частью крыла посредством цилиндрического шарнира с одной вращательной степенью свободы.
Согласно еще одному аспекту изобретения предлагается устройство уборки и выпуска элемента увеличивающей подъемную силу механизации крыла летательного аппарата, включающее в себя по меньшей мере два механизма навески элемента механизации крыла, расположенных сбоку друг от друга в направлении размаха крыла, и устройство привода для перемещения элемента механизации крыла относительно основной части крыла. При этом каждый из механизмов навески элемента механизации крыла содержит: первое звено, соединенное с основной частью крыла первым шарниром с образованием первой оси вращения, и второе звено, соединенное с элементом механизации крыла вторым шарниром с образованием второй оси вращения.
Первое звено и второе звено каждого из вышеупомянутых механизмов навески соединены друг с другом средним шарниром с образованием третьей оси вращения. При этом первая, вторая и третья оси вращения при любом положении элемента механизации крыла проходят через общий полюс.
Таким образом, в соответствии с изобретением по меньшей мере один из механизмов навески элемента механизации крыла содержит:
- третье звено, соединенное через второе звено с элементом механизации крыла, причем третье звено вторым шарниром соединено со вторым звеном и четвертым шарниром соединено с элементом механизации крыла, и
- тягу или соединительное звено, соединенную первым шаровым шарниром со вторым звеном и вторым шаровым шарниром с элементом механизации крыла.
В одном варианте выполнения предлагаемого в изобретении устройства уборки и выпуска элемента механизации крыла оно может быть выполнено таким образом, что четвертый шарнир по меньшей мере одного другого механизма навески выполнен в виде сферического шарнира, в результате чего он действует в направлении размаха элемента механизации крыла в качестве плавающей опоры или опоры с функцией подчиненного узла установки элемента механизации крыла, т.е. с числом степеней свободы, большим, чем по меньшей мере у еще одного другого механизма навески.
Другой или другие механизмы навески элемента механизации крыла в составе устройства уборки и выпуска элемента механизации крыла могут быть реализованы с тремя звеньями, причем четвертый шарнир по меньшей мере одного механизма навески выполнен в виде цилиндрического шарнира, в результате чего он действует в направлении размаха элемента механизации крыла в качестве фиксирующей опоры с функцией главного узла установки элемента механизации крыла.
В другом варианте выполнения такого механизма навески четвертый шарнир может быть выполнен в виде цилиндрического шарнира, допускающего продольное смещение в осевом направлении, в результате чего этот механизм навески действует в качестве плавающей опоры с функцией подчиненного узла установки элемента механизации крыла.
Таким образом, предлагаемое в изобретении устройство уборки и выпуска элемента механизации крыла может быть выполнено таким образом, чтобы включать в себя один механизм навески с функцией главного узла установки элемента механизации крыла и по меньшей мере еще один механизм навески, выполняющий функцию подчиненного узла установки элемента механизации крыла. При этом, как было отмечено выше, в соответствии с изобретением может быть выполнен только один или несколько из механизмов навески элемента механизации крыла.
В одном варианте выполнения предлагаемого в изобретении устройства уборки и выпуска элемента механизации крыла оно может быть выполнено таким образом, что несколько из входящих в него механизмов навески элемента механизации крыла содержат тягу, соединенную первым шаровым шарниром со вторым звеном и соединенную вторым шаровым шарниром с элементом механизации крыла.
Элемент увеличивающей подъемную силу механизации крыла может быть, в частности, элементом механизации передней кромки крыла. Например, элемент механизации передней кромки крыла может представлять собой щиток Крюгера, который в своем убранном положении прилегает к нижней стороне основной части крыла. Также элемент механизации передней кромки крыла может представлять собой предкрылок. В другом варианте осуществления изобретения элемент увеличивающей подъемную силу механизации крыла может быть элементом механизации задней кромки крыла.
В соответствии с изобретением устройство привода может представлять собой линейный привод. В другом варианте осуществления изобретения устройство привода может представлять собой вращательный привод.
В еще одном варианте осуществления изобретения крыло может иметь ограничительное устройство, предназначенное для ограничения максимально выпущенного положения элемента механизации крыла и выполненное с действующим между первым и вторым звеньями механизма навески рычагом-ограничителем, выполненным за одно целое с первым звеном или со вторым звеном как продолжение соответствующего звена в направлении второй оси вращения или первой оси вращения таким образом, чтобы свободный конец рычага-ограничителя мог упираться в упор на втором звене или на первом звене, определяя таким образом максимально выпущенное положение соответствующего механизма навески элемента механизации крыла.
Кроме того, в еще одном варианте осуществления изобретения крыло может иметь ограничительное устройство, предназначенное для ограничения максимально выпущенного положения элемента механизации крыла и выполненное с рычагом-ограничителем, предназначенным для ограничения максимально выпущенного положения элемента механизации крыла и выполненным за одно целое с первым звеном как его продолжение в направлении вспомогательного элемента конструкции основной части крыла или за одно целое со вспомогательным элементом конструкции основной части крыла как его продолжение в направлении третьего (среднего) шарнира таким образом, чтобы свободный конец рычага-ограничителя мог упираться, соответственно, во вспомогательный элемент конструкции основной части крыла или в первое звено, определяя таким образом максимально выпущенное положение соответствующего механизма навески элемента механизации крыла.
Также может быть предусмотрен вариант осуществления изобретения, в котором крыло имеет ограничительное устройство, предназначенное для ограничения максимально выпущенного положения элемента механизации крыла и выполненное с рычагом-ограничителем, предназначенным для ограничения максимально выпущенного положения элемента механизации крыла и выполненным за одно целое со вторым звеном как его продолжение в направлении вспомогательного элемента конструкции элемента механизации крыла или за одно целое со вспомогательным элементом конструкции элемента механизации крыла как его продолжение в направлении третьего (среднего) шарнира таким образом, чтобы свободный конец рычага-ограничителя мог упираться, соответственно, во вспомогательный элемент конструкции элемента механизации крыла или во второе звено, определяя таким образом максимально выпущенное положение соответствующего механизма навески элемента механизации крыла.
Ограничительное устройство может быть выполнено, в частности, таким образом, чтобы определять максимально выпущенное положение элемента механизации передней кромки крыла, при котором эффективные направления протяженности звеньев механизма навески образуют между собой угол (а), составляющий менее 180°. Также может быть предусмотрен вариант осуществления изобретения, в котором с рычагом-ограничителем взаимодействует пружинящее устройство, предназначенное для приложения к механизму навески восстанавливающей силы и/или для демпфирования движения звеньев соответствующего механизма навески при достижении элементом механизации крыла максимально выпущенного положения.
Краткое описание чертежей
Ниже рассматриваются варианты осуществления изобретения, поясняемые прилагаемыми чертежами, на которых показано:
на фиг.1 - схематическое перспективное изображение устанавливаемого на основной части крыла элемента увеличивающей подъемную силу механизации, выполненного в данном варианте осуществления изобретения в виде элемента механизации передней кромки крыла, который подвижно установлен на основной части крыла посредством двух механизмов навески,
на фиг.2 - принципиальная схема одного из механизмов навески элемента механизации крыла в одном варианте его выполнения, в котором он содержит первое, второе и третье сочлененные звенья, а также соединительное звено (тягу), соединенное первым шаровым шарниром со вторым звеном и соединенное вторым шаровым шарниром с элементом механизации крыла,
на фиг.3 - схематическое перспективное изображение при виде сбоку одного из механизмов навески, выполненного по схеме, показанной на фиг.2, в состоянии, при котором элемент механизации крыла находится в своем убранном положении,
на фиг.4 - схематическое перспективное изображение при виде сбоку изображенного на фиг.3 механизма навески в состоянии, при котором элемент механизации крыла находится в среднем (промежуточном) выпущенном положении,
на фиг.5 - схематическое перспективное изображение при виде сбоку изображенного на фиг.3 механизма навески в состоянии, при котором элемент механизации крыла находится в своем полностью выпущенном положении,
на фиг.6 - вид в разрезе варианта выполнения ограничительного устройства, предназначенного для ограничения максимально выпущенного положения элемента механизации крыла, и
на фиг.7 - вид в разрезе еще одного варианта выполнения ограничительного устройства, предназначенного для ограничения максимально выпущенного положения элемента механизации крыла.
Осуществление изобретения
На фиг.1 схематически показан вариант выполнения предлагаемого в изобретении крыла Т, которое имеет основную часть (каркас) Н и элемент К механизации крыла, увеличивающей подъемную силу. Элемент К механизации крыла установлен на основной части Н крыла посредством устройства 10 его уборки и выпуска, которое включает в себя по меньшей мере два механизма 10а, 10b навески элемента механизации крыла, расположенных сбоку друг от друга, т.е. разнесенных, в направлении размаха SW-H основной части Н крыла или в направлении размаха SW-K элемента К механизации крыла. В соответствии с изобретением элемент К механизации крыла может быть элементом механизации передней кромки крыла или элементом механизации задней кромки крыла (закрылком).
На фиг.1 элемент К механизации крыла представляет собой элемент механизации передней кромки крыла, выполненный в виде предкрылка. В соответствии с изобретением элемент механизации передней кромки крыла также может быть щитком Крюгера, который в своем убранном положении прилегает к нижней стороне HI основной части крыла. Элемент К механизации передней кромки крыла изображен на фиг.1 в выпущенном положении. Для наглядного представления принципа действия предлагаемых в изобретении механизма навески элемента механизации крыла и устройства уборки и выпуска элемента механизации крыла на изображенном на фиг.1 фрагменте основной части крыла и элемента К механизации передней кромки крыла показано два механизма 10а, 10b навески. Кроме того, на фиг.3 нанесены система координат KS-H, связанная с основной частью Н крыла и включающая в себя в качестве координатных осей направление размаха SW-H основной части крыла, направление хорды Т-Н основной части крыла и направление толщины D-H основной части крыла, а также система координат KS-K, связанная с элементом К механизации крыла и включающая в себя в качестве координатных осей направление размаха SW-K элемента механизации крыла, направление хорды Т-К элемента механизации и направление толщины D-K элемента механизации крыла.
Изображенный на фиг.1 элемент К механизации крыла, или передней кромки последнего, который установлен на основной части крыла посредством по меньшей мере двух механизмов 10а, 10b навески с возможностью перемещения между убранным положением и выпущенным положением, показан в выпущенном положении, причем показанное выпущенное положение не является максимально выпущенным положением элемента К механизации крыла, или передней кромки последнего.
Как показано на фиг.1, первый механизм 10а навески, входящий в состав устройства 10 уборки и выпуска элемента механизации крыла, содержит, в частности:
- первое звено 11, соединенное с основной частью Н крыла первым шарниром G11 с образованием первой оси A11 вращения, причем ось A11 вращения первого шарнира G11 проходит поперек направления SW-H размаха основной части крыла и направления Т-Н хорды основной части крыла или под углом к ним,
- второе звено 12, соединенное с элементом К механизации крыла, или передней кромки последнего, вторым шарниром G12 с образованием второй оси А12 вращения, причем ось А12 вращения второго шарнира G12 проходит поперек направления SW-K размаха элемента механизации крыла и направления D-K толщины элемента механизации крыла или под углом к ним,
- средний шарнир G13, шарнирно соединяющий друг с другом первое звено 11 и второе звено 12 с образованием третьей оси А13 вращения.
В соответствии с изобретением направления первой, второй и третьей осей А11, А12, А13 вращения первого механизма 10а навески элемента механизации крыла встречаются в общем полюсе Р, независимо от положения элемента К механизации крыла, или передней кромки последнего. Устройство уборки и выпуска элемента механизации крыла может быть выполнено таким образом, что при перемещении элемента К механизации крыла положение полюса Р относительно основной части крыла остается неизменным, т.е. не зависит от положения элемента К механизации крыла, или передней кромки последнего. Благодаря этому при перемещении элемента К механизации крыла из убранного положения в выпущенное положение и наоборот он совершает движение относительно основной части крыла по траектории, имеющей форму дуги окружности.
В соответствии с изобретением по меньшей мере у одного из механизмов навески элемента механизации крыла ко второму звену 12 присоединено третье звено 13, которое, в свою очередь, присоединено к элементу К механизации крыла, т.е. соответствующий механизм навески имеет третье звено 13, посредством которого второе звено 12 шарнирно сочленено с элементом К механизации крыла. При этом третье звено 13 соединено со вторым звеном 12 вторым шарниром G12, а с элементом К механизации крыла - четвертым шарниром G14. Шарнир G14 может быть выполнен в виде шарнира с одной осью вращения, т.е. в виде цилиндрического шарнира. При этом шарнир G14, являющийся цилиндрическим шарниром, может быть выполнен, в зависимости от варианта применения, таким образом, чтобы обеспечить возможность продольного смещения передаточного звена 13, по меньшей мере в заданных пределах, относительно элемента К механизации крыла вдоль оси вращения шарнира G14, в результате чего выполненный таким образом шарнир G14 действует в качестве плавающей опоры. Шарнир G14 также может быть выполнен в виде цилиндрического шарнира таким образом, чтобы не допускать продольного перемещения передаточного звена 13 вдоль оси вращения шарнира G14. В другом варианте осуществления изобретения шарнир G14 может быть выполнен в виде сферического шарнира G14, в результате чего он действует в качестве фиксирующей опоры, при взгляде поперек линии действия передаточного звена 13. На фиг.1 третье звено 13 лишь символически обозначено стрелкой как составная часть первого механизма 10а навески элемента механизации крыла, а не как функциональная часть. На фиг.2, где представлена схема первого механизма 10а навески элемента механизации крыла, поясняющая его принцип его работы, третье звено 13 изображено.
Как это видно на фиг.1 и 2, первый механизм 10а навески содержит тягу 15, соединенную первым шаровым шарниром К1 со вторым звеном 12 и соединенную вторым шаровым шарниром К2 с элементом К механизации крыла.
Показанный на фиг.1 второй механизм 10b навески в составе устройства 10 уборки и выпуска элемента механизации крыла содержит:
- первое звено 21, соединенное с основной частью Н крыла первым шарниром G21 с образованием первой оси А21 вращения, причем ось А21 вращения первого шарнира G21 проходит поперек направления SW-H размаха и направления Т-Н хорды основной части крыла или под углом к ним,
- второе звено 22, соединенное с элементом К механизации крыла, или передней кромки последнего, вторым шарниром G22 с образованием второй оси А22 вращения, причем ось А22 вращения второго шарнира G22 проходит поперек направления SW-K размаха и направления D-K толщины элемента механизации крыла или под углом к ним,
- средний шарнир G23, соединяющий первое звено 21 и второе звено 22 друг с другом с образованием третьей оси А23.
В соответствии с изобретением первая, вторая и третья оси А21, А22, А23 вращения второго механизма 10b навески сходятся в общем полюсе Р независимо от положения элемента К механизации крыла, или передней кромки последнего. В особом варианте выполнения второго механизма навески он может быть выполнен таким образом, что при перемещении элемента К механизации крыла положение полюса Р относительно основной части крыла остается неизменным, т.е. не зависит от положения элемента К механизации крыла, или передней кромки последнего.
В соответствии с изобретением привод устройства уборки и выпуска элемента механизации крыла может быть выполнен различным образом. В общем случае устройство 50 привода может представлять собой, например, линейный привод или вращательный привод. При этом крыло T летательного аппарата может иметь:
- устройство 50 привода, содержащее приводной модуль 51, установленный на основной части крыла, и передаточное звено 52, подвижное относительно приводного модуля и присоединенное к элементу K механизации крыла, и
- ограничительное устройство 60 для ограничения максимально выпущенного положения элемента K механизации крыла, или передней кромки последнего.
В другом варианте осуществления изобретения устройство привода может воздействовать на одно из звеньев в составе устройства 10 уборки и выпуска элемента механизации крыла и перемещать его для изменения положения устройства уборки и выпуска элемента механизации крыла. При этом устройство привода может быть выполнено в виде линейного привода и присоединено к шарнирам первого и второго механизма навески, с помощью которых между собой сочленяются первое и второе звенья соответствующего механизма навески. Также может быть предусмотрен вариант осуществления изобретения, в котором устройство привода быть выполнено в виде линейного привода, расположено между двумя звеньями различных механизмов 10a, 10b навески элемента механизации крыла и соединено с ними. За счет раздвижения и сокращения линейного привода два связанных им звена разводятся в стороны друг от друга и, соответственно, прижимаются друг к другу, и при этом устройство уборки и выпуска элемента механизации крыла переводится в убранное или выпущенное состояние. При этом устройство привода может быть включено между первым звеном первого механизма навески и вторым звеном второго механизма навески и наоборот.
В соответствии с изобретением по меньшей мере у одного механизма 10a, 10b навески в составе устройства 10 уборки и выпуска элемента механизации крыла используется вставка (промежуточная деталь) шарнира, имеющая корпус. В частности, вставка шарнира используется ровно в одном механизме 10a, 10b навески в составе устройства 10 уборки и выпуска элемента механизации крыла.
Благодаря конструктивному оформлению соединения третьего звена с элементом K механизации крыла в виде шарового, или сферического, шарнира, а благодаря включению тяги 15 (на фиг.1 показана только в механизме 10a навески), которая связана первым шаровым шарниром K1 со вторым звеном 12 и связана вторым шаровым шарниром K2 с элементом К механизации крыла, реализуется плавающая опора, выполняющая функцию "подчиненного" (ведомого) узла установки элемента механизации крыла. По сравнению с этой конструктивной схемой, в механизме навески с двумя звеньями, каковым является, например, показанный на фиг.1 второй механизм 10b навески, где звенья соединены друг с другом, с основной частью крыла или с элементом механизации крыла цилиндрическими шарнирами, соответствующий механизм навески служит для элемента K механизации крыла фиксирующей опорой, выполняющей функцию "главного" (ведущего) узла установки элемента механизации крыла. В одном варианте осуществления изобретения механизм навески элемента механизации крыла, играющий роль фиксирующей опоры, также может быть реализован с первым и вторым передаточными звеньями, причем первое передаточное звено присоединено посредством цилиндрического шарниром непосредственно к основной части крыла, а второе передаточное звено - к элементу механизации крыла.
В устройстве уборки и выпуска элемента механизации крыла с двумя выполненными по так называемой пирамидальной схеме механизмами навески, каждый из которых имеет кинематический полюс P, соответствующее выполнение механизмов навески в отношении обеспечения кинематических степеней свободы позволяет свести к минимуму внутренние усилия или механические напряжения, возникающие в соответствующих механизмах навески вследствие вынуждающих сил, действующих в основной части крыла, элементе K механизации крыла и/или механизмах навески и/или вследствие сил, возникающих при изменении положения устройства уборки и выпуска элемента механизации крыла посредством устройства привода. Такие внутренние усилия или механические напряжения могут возникать, в частности, вследствие деформации основной части крыла и/или элемента K механизации крыла под действием внешних силовых факторов, например аэродинамических нагрузок. Предлагаемое в изобретении решение обеспечивает более эффективное и рациональное выполнение элементов конструкции предлагаемого в изобретении устройства уборки и выпуска элемента механизации крыла и оснащенного таким устройством крыла T.
Полюс P представляет собой центр вращения или ось G14 вращения, определенную в трехмерном пространстве, причем полюс P может быть расположен, в частности, вблизи или же за пределами контура крыла и/или контура элемента механизации крыла. Кинематика механизма навески вынуждает передаточное звено 11 поворачиваться вокруг оси A11, неподвижной относительно крыла, т.е. связанной с крылом. С передаточным звеном 11 соединено передаточное звено 12 с возможностью взаимного поворота этих звеньев вокруг оси A13. Передаточное звено 13, примыкающее к пирамидальному механизму с осями A11, A12, A13 вращения, соединено с передаточным звеном 12 с возможностью взаимного поворота этих звеньев вокруг оси A12. Продолжения всех трех осей A11, A12, A13 имеют общую точку P пересечения в кинематической плоскости. Оси A13 и A11, а также ось или центр шарнира G14 лежат в кинематической плоскости. При этом ось или центр шарнира G14 является точкой пересечения оси или центра шарнира G14, не вращающейся относительно передаточного звена 13 и элемента К механизации крыла, с кинематической плоскостью. Передаточное звено 13 может перемещаться из кинематической плоскости.
При использовании для навески одного элемента механизации крыла нескольких механизмов с пирамидальной кинематической схемой, полюса соответствующих механизмов лежат на линии, проходящей вдоль элемента механизации крыла и теоретически являющейся прямой. При этом, в частности, ось шарнира, если он выполнен в виде цилиндрического шарнира, параллельна этой линии.
При выполнении устройства уборки и выпуска элемента механизации крыла с двумя механизмами навески, каждый из которых выполнен по пирамидальной кинематической схеме, вышеназванные условия взаимного расположения обусловливают изменение угла между передаточным звеном 12 и передаточным звеном 13. Поскольку первый шаровой шарнир K1 расположен неподвижно на втором передаточном звене 12, а второй шаровой шарнир K2 расположен неподвижно на элементе К механизации крыла, вследствие взаимного перемещения элемента K механизации крыла и звеньев пирамидального механизма тяга 15 посредством шарнира G14 поворачивает элемент K механизации крыла вокруг неподвижной относительно этого элемента, т.е. связанной с ним, оси.
При выполнении устройства уборки и выпуска элемента механизации крыла с более чем двумя механизмами навески, каждый из которых выполнен по пирамидальной кинематической схеме с тремя звеньями, центры вращения шарнира G14 при его выполнении в виде шарового шарнира лежат на линии, причем эта линия является прямой, если не учитывать деформацию элемента K механизации крыла. При выполнении шарнира G14 в виде цилиндрического шарнира может быть предусмотрено, в частности, что оси вращения цилиндрических шарниров лежат на одной прямой или, по крайней мере, проходят параллельно друг другу, если не учитывать деформацию элемента K механизации крыла.
При выполнении устройства уборки и выпуска элемента механизации крыла по концепции совместного использования фиксирующих и плавающих опор, один или по меньшей мере один механизм навески выполнен в качестве плавающей опоры (функция подчиненного узла установки элемента механизации крыла), а один или по меньшей мере один механизм навески выполнен в качестве фиксирующей опоры (функция главного узла установки элемента механизации крыла). Реализация статически определимого описания элемента механизации крыла позволяет уменьшить или даже исключить вынуждающие силы, обусловленные деформациями крыла и элементов его механизации, а также их неравномерным тепловым расширением. Фиксирующая опора может быть выполнена таким образом, что ось шарнира G14 будет невращающейся относительно элемента К механизации крыла и третьего звена 13. В случае плавающей опоры сочленение элемента К механизации крыла с третьим звеном 13, т.е. шарнир G14, является сферическим, в результате чего третье звено 13 получает функцию качательной опоры.
При одном или нескольких приводных механизмах может быть предусмотрено ограничительное устройство для ограничения максимально выпущенного положения звеньев соответствующего механизма навески. Такое ограничительное устройство может быть выполнено различным образом, в частности, оно может быть выполнено с рычагом-ограничителем. Ограничительное устройство может быть предусмотрено только на одном механизме навески элемента механизации крыла, на нескольких механизмах навески или на всех механизмах навески, входящих в состав устройства 10 уборки и выпуска элемента механизации крыла. На фиг.6 и 7 представлены варианты выполнения предлагаемого в изобретении ограничительного устройства, причем в этих вариантах ограничительное устройство действует между первым 11 и вторым 12 звеньями механизма навески элемента механизации крыла, в результате чего эффективные линии W11, W12 протяженности этих звеньев в максимально выпущенном положении, определяемом ограничительным устройством, проходят под углом (α) друг к другу. В данном случае под эффективной линией протяженности первого звена 11 или второго звена 12 понимается соединительная линия, проходящая между первой осью A11, A21 и третьей осью A13, A23 или, соответственно, между третьей осью A13, A23 и второй осью A12, A22.
На фиг.6 в разрезе изображен вариант выполнения ограничительного устройства 60 на примере первого механизма 10a навески элемента механизации крыла, причем признаки этого варианта могут быть предусмотрены, в качестве альтернативы или дополнения, и во втором механизме 10b навески элемента механизации крыла. В изображенном на чертеже варианте выполнения ограничительного устройства рычаг-ограничитель предусмотрен в механизме навески элемента механизации крыла таким образом, что он действует между первым звеном 11 и вторым звеном 12. Для этого в рассматриваемом варианте выполнения ограничительного устройства рычаг-ограничитель 61 расположен на первом звене 11 механизма навески.
Рычаг-ограничитель 61 выполнен за одно целое с первым звеном 11 как его продолжение в направлении второй оси A12. Рычаг-ограничитель 61 выполнен таким образом, чтобы своим свободным концом 62 упираться в верхнюю сторону 12a второго звена 12 при максимальном выдвижении элемента K механизации крыла, т.е. при нахождении элемента K механизации крыла в своем максимально выпущенном положении. В качестве опоры на втором звене 12, к которой рычаг-ограничитель 61 прилегает при нахождении механизма навески 10a в максимально выпущенном положении, может быть предусмотрен упор 63, выполненный, в частности, в виде опорной пластины 63a.
В качестве альтернативы этому варианту или в дополнение к нему, рычаг-ограничитель 61 также может быть расположен на втором звене 12. При этом такое исполнение будет характеризоваться аналогично описанному выше варианту, в котором рычаг-ограничитель 61 расположен на первом звене 11.
В качестве альтернативы этим вариантам или в дополнение к ним ограничительное устройство 60, 70 может быть выполнено с рычагом-ограничителем 61, 71 для ограничения максимально выпущенного положения элемента К механизации крыла таким образом, чтобы оно действовало между элементом K механизации крыла и вторым звеном 12, 22 и/или между основной частью Н крыла и первым звеном 11, 21.
Согласно первой из указанных альтернатив рычаг-ограничитель 61, 71 выполнен за одно целое со вторым звеном 12, 22 как его продолжение в направлении вспомогательного элемента конструкции элемента К механизации крыла или за одно целое с указанным вспомогательным элементом конструкции как его продолжение в направлении третьего (среднего) шарнира G13, G23 таким образом, чтобы свободный конец 62, 72 рычага-ограничителя 61, 71 мог упираться, соответственно, во вспомогательный элемент конструкции элемента К механизации крыла или во второе звено 12, 22, определяя таким образом максимально выпущенное положение соответствующего механизма 10a, 10b навески элемента механизации крыла.
Согласно второй из указанных альтернатив рычаг-ограничитель 61, 71 выполнен за одно целое с соответствующим первым звеном 11, 21 как его продолжение в направлении вспомогательного элемента конструкции основной части H крыла или за одно целое с указанным вспомогательным элементом конструкции основной части Н крыла как его продолжение в направлении третьего (среднего) шарнира G13, G23 таким образом, чтобы свободный конец 62, 72 рычага-ограничителя 61, 71 мог упираться, соответственно, во вспомогательный элемент конструкции основной части H крыла или в первое звено 11, 21, определяя таким образом максимально выпущенное положение соответствующего механизма 10a, 10b навески элемента механизации крыла.
В соответствии с изобретением ограничительное устройство 60, 70 может быть выполнено таким образом, чтобы определять максимально выпущенное положение элемента механизации передней кромки крыла, при котором эффективные направления W11, W12 протяженности звеньев механизма навески образуют между собой угол (альфа), составляющий менее 180°, например, максимум 179°.
В общем случае рычаг-ограничитель 61 может быть снабжен пружинящим устройством 65, которое может быть выполнено, в частности, в виде сужения рычага-ограничителя 61 в поперечном сечении. В варианте осуществления изобретения, показанном на фиг.6, этим обеспечивается то, что в фазе достижения устройством 10 навески элемента механизации своего максимально выпущенного положения, например при входе свободного конца рычага-ограничителя 61 в контакт со вторым звеном или с его опорной пластиной 63a, возникающие при взаимодействии контактирующих элементов моменты и усилия воспринимаются рычагом-ограничителем 61 в состоянии упругой деформации. Благодаря этому характеристика силового взаимодействия звеньев 11, 12 между собой или с другими элементами конструкции при достижении устройством навески элемента механизации крыла или соответствующим механизма навески максимально выпущенного положения получает участок упругой деформации (амортизации), а ударные усилия, возникающие при упоре одного элемента конструкции в другой, сводятся к минимуму. Этим обеспечивается уменьшение максимальных усилий, возникающих при таком упоре в максимально выпущенном положении, а также оптимизация конструкции в отношении ее размеров.
В качестве альтернативы рассмотренному выше варианту или в дополнение к нему, пружинящее устройство также может быть представлять собой, например, пружинящее устройство 75, действующее между первым звеном или вторым звеном механизма навески элемента механизации крыла (фиг.7), как это предусмотрено в варианте осуществления изобретения, показанном на фиг.7. Если ограничительное устройство 60, 70, предназначенное для ограничения максимально выпущенного положения элемента K механизации крыла, должно быть выполнено таким образом, чтобы действовать между элементом К механизации крыла и вторым звеном 12, 22 и/или между основной частью Н крыла и первым звеном 11, 21 механизма навески элемента механизации крыла, пружинящее устройство, изображенное на фиг.7, может быть аналогичным образом расположено и на основной части H крыла или на элементе K механизации крыла.
Пружинящее устройство расположено и выполнено таким образом, чтобы прикладывать к соответствующему механизму навески элемента, или к его звеньям, восстанавливающую силу, стремящуюся перевести этот механизм навески, или его звенья в убранное положение. Также указанное пружинящее устройство может быть предусмотрено и выполнено таким образом, чтобы выполнять эту функцию для амортизации достижения максимально выпущенного положения соответствующего механизма навески элемента механизации крыла.