УСТРОЙСТВО КРЕПЛЕНИЯ БЛОКА АППАРАТУРЫ К КОРПУСУ ГИПЕРЗВУКОВОГО ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА

Полезная модель относится к машиностроению, а именно ракетно-космической технике и может быть использована при креплении блока аппаратуры к корпусу летательного аппарата.
На гиперзвуковой летательный аппарат, совершающий, например, движение по аэробаллистической траектории в рикошетном режиме полета действуют значительные перегрузки. Модуль перегрузок достигает 70 и более единиц. Существующие в настоящее время блоки аппаратуры гарантированно выдерживают перегрузку до 40 единиц.
Таким образом, налицо техническое противоречие: с одной стороны существующие блоки аппаратуры, гарантированно выдерживающие перегрузку до 40 единиц, с другой стороны объективно действующая перегрузка, на гиперзвуковой летательный аппарат (по модулю) в 70 и более единиц.
Для соблюдения первого требования необходимо, чтобы гиперзвуковой летательный аппарат совершал более плавное изменение траектории, либо двигался с меньшей скоростью. И в первом, и во втором случае траектория полета гиперзвукового летательного аппарата становится более предсказуемой, а сам гиперзвуковой летательный аппарат более уязвимым, что недопустимо.
Альтернативой решения вышеуказанного технического противоречия является уменьшение величины перегрузок, передаваемых от корпуса гиперзвукового летательного аппарата непосредственно к самому блоку аппаратуры гиперзвукового летательного аппарата.
Известно устройство крепления блока аппаратуры к корпусу летательного аппарата, которое представляет собой жесткое соединение блока
аппаратуры с силовым шпангоутом корпуса при помощи как минимум 2-х болтов [1].
Недостаток известного устройства состоит в его относительно низкой способности противостоять действующим на бортовую аппаратуру летательного аппарата перегрузкам.
Наиболее близким к заявляемому является известное устройство крепления блока аппаратуры к корпусу, содержащее две разнесенные вдоль оси блока аппаратуры сферические опоры, прикрепленные к блоку аппаратуры и к корпусу, при этом одна из сферических опор прикреплена к блоку аппаратуры неподвижно, а вторая подвижно, телескопически [2].
Недостаток прототипа заключается в том, что устройство лишь частично компенсирует перегрузки в плоскости рыскания и не способно уменьшить перегрузки, действующие на закрепленный с помощью прототипа блок аппаратуры гиперзвукового летательного аппарата в плоскости тангажа и крена.
Целью полезной модели является снижение перегрузок, действующих на гиперзвуковой летательный аппарат в процессе полета по плоскостям тангажа, рысканья и крена, тем самым, повышая надежность работы блока аппаратуры гиперзвукового летательного аппарата.
Сущность полезной модели состоит в том, что, устройство крепления блока аппаратуры к корпусу гиперзвукового летательного аппарата, содержащее две разнесенные вдоль оси блока аппаратуры сферические опоры, прикрепленные к блоку аппаратуры, содержит роликовый подшипник, подвижную обойму роликового подшипника с балансиром, при этом корпус гиперзвукового летательного аппарата является неподвижной обоймой роликового подшипника, как минимум два подвижных газонаполненных цилиндра с неподвижными штоками и поршнями, как минимум два неподвижных газонаполненных цилиндра, установленные перпендикулярно подвижным газонаполненным цилиндрам, с подвижными
штоками и поршнями, причем подвижные штоки соединены с помощью сферических опор с блоком аппаратуры.
Новизна полезной модели состоит в том, что предлагаемое устройство содержит роликовый подшипник, подвижную обойму роликового подшипника с балансиром, при этом корпус гиперзвукового летательного аппарата является неподвижной обоймой роликового подшипника, как минимум два подвижных газонаполненных цилиндра с неподвижными штоками и поршнями, как минимум два неподвижных газонаполненных цилиндра, установленные перпендикулярно подвижным газонаполненным цилиндрам, с подвижными штоками и поршнями, причем подвижные штоки соединены с помощью сферических опор с блоком аппаратуры.
Функциональная схема устройства крепления блока аппаратуры к корпусу гиперзвукового летательного аппарата изображена на фиг.1, 2.
Кинематическая схема устройства крепления блока аппаратуры к корпусу гиперзвукового летательного аппарат изображена на фиг.3.
На фиг.4 представлена типовая аэробаллистическая траектория движения гиперзвукового летательного аппарата, на фиг.5 - график изменения перегрузок в направлении рыскания (PER_X) и тангажа (PER_Z).
На фиг.1, 2, 3 обозначено:
1 - теплозащитное покрытие корпуса гиперзвукового летательного аппарата;
2 - корпус гиперзвукового летательного аппарата, являющийся неподвижной обоймой роликового подшипника;
3 - роликовый подшипник;
4 - ролик;
5 - подвижная обойма роликового подшипника с балансиром;
6, 7 - неподвижный шток газонаполненного цилиндра;
8, 9 - подвижный газонаполненный цилиндр;
10, 11 - неподвижный поршень газонаполненного цилиндра;
12 - блок аппаратуры гиперзвукового летательного аппарата;
13, 14 - неподвижный газонаполненный цилиндр;
15, 16 - подвижный шток газонаполненного цилиндра, соединенный со сферической опорой;
17, 18 - подвижный поршень газонаполненного цилиндра;
19, 20 - сферическая опора.
Блок аппаратуры 12 посредством сферических опор 19, 20 соединены с подвижными штоками 15, 16 неподвижных газонаполненных цилиндров 13, 14, при этом соответствующие подвижные поршни 17, 18 неподвижных газонаполненных цилиндров 13, 14 находятся в среднем положении (относительно газонаполненного цилиндра) статического равновесия. Неподвижные газонаполненные цилиндры 13, 14 конструктивно исполнены в виде одной детали с соответствующими подвижными газонаполненными цилиндрами 8, 9, причем полости каждого из газонаполненных цилиндров 8, 9 и 13, 14 - герметичные как относительно внутреннего объема гиперзвукового летательного аппарата, так и относительно каждого из цилиндров и продольные оси неподвижных газонаполненных цилиндров 13, 14 перпендикулярны продольным осям соответствующих подвижных газонаполненных цилиндров 8, 9. Каждый неподвижный поршень 10, 11 газонаполненного цилиндра 8, 9 также находятся в среднем положении (относительно газонаполненного цилиндра) статического равновесия, при этом неподвижно закреплен с двух сторон с подвижной обоймой 5 роликового подшипника с балансиром, которая является внутренней обоймой роликового подшипника 3, установленного на одном из силовых шпангоутов корпуса гиперзвукового летательного аппарата 2, являющийся неподвижной (внешней) обоймой роликового подшипника 3.
В исходном положении блок аппаратуры гиперзвукового летательного аппарата 12, благодаря системе газонаполненных цилиндров 8, 9, 13, 14 и балансиру подвижной обоймы роликового подшипника 5 находится в положении статического равновесия.
Предлагаемое устройство крепления блока аппаратуры 5 к корпусу 2 гиперзвукового летательного аппарата при движении гиперзвукового летательного аппарата (фиг.1) по типовой аэробаллистической траектории (фиг.4) работает следующим образом.
При возникновении перегрузок в направлении тангажа (фиг.5 - PER_Z), подвижные газонаполненные цилиндры 8, 9 перемещаются вдоль неподвижных штоков 6, 7 соответствующих неподвижных поршней 10, 11 газонаполненных цилиндров 8, 9, разделяющих каждый из газонаполненных цилиндров 8, 9 на две равные секции и смещаются в сторону, обратную реакции корпуса гиперзвукового летательного аппарата, являющегося неподвижной обоймой роликового подшипника 5, тем самым, компенсируя действующие на корпус перегрузки.
При возникновении перегрузок в направлении рысканья (фиг.5 - PER_X), подвижные поршни 17, 18 газонаполненных цилиндров 14, 15, разделяющие каждый из газонаполненных цилиндров 14, 15 на две равные секции, перемещаются внутри соответствующих неподвижных газонаполненных цилиндров 14, 15, и смещаются в сторону, обратную реакции корпуса гиперзвукового летательного аппарата, являющегося неподвижной обоймой роликового подшипника 5, тем самым, компенсируя действующие на корпус перегрузки.
При возникновении перегрузок крена гиперзвукового летательного аппарата корпус гиперзвукового летательного аппарата, являющийся неподвижной обоймой роликового подшипника 2 совершает поворот на некоторый угол вдоль продольной оси гиперзвукового летательного аппарата, при этом перегрузки, действующие на систему газонаполненных цилиндров 8, 9, 13, 14 и блок аппаратуры 12, за счет действия роликового подшипника 4 и балансира подвижной обоймы роликового подшипника 5 компенсируются.
Неподвижные и подвижные поршни 10, 11, 17, 18 соответствующих газонаполненных цилиндров 8, 9, 13, 14 по конструкции выполнены
литыми без перепускных клапанов, а так как начальное давление газа в каждой секции газонаполненных цилиндров 8, 9, 13, 14 является одинаковым, то после прекращения действия перегрузки система газонаполненных цилиндров 8, 9, 13, 14 возвращается в исходное положение.
Необходимая в вышеописанных случаях радиальная подвижность блока аппаратуры 12 обеспечивается соединением блока аппаратуры 12 с системой газонаполненных цилиндров 8, 9, 13, 14 со сферическими опорами 19, 20.
Промышленная применимость заявленной полезной модели обосновывается тем, что в ней используются известные в аналоге [1], и прототипе [2] типовые узлы и блоки по своему прямому функциональному назначению.
Положительный эффект от использования полезной модели состоит в том, что устройство крепления блока аппаратуры 5 к корпусу гиперзвукового летательного аппарата 2 обеспечивает с помощью системы газонаполненных цилиндров 8, 9, 13, 14 и роликового подшипника 3 компенсацию перегрузок в плоскостях тангажа, рысканья и крена, тем самым повышая надежность работы блока аппаратуры 5 гиперзвукового летательного аппарата.
Литература:
1. Основы проектирования летательных аппаратов (транспортные системы). Учебник для технических вузов / В.П.Мишин, В.К.Безвербый, Б.М.Панкратов и др.; Под ред. В.П.Мишина. - М.: Машиностроение, 1985. - 360 с., ил.
2. Основы автоматики и привода летательных аппаратов. Учебное пособие / В.А.Корнилов. - М.: МАИ, 1991. - 84 с.