СТЕНД ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ВОЗДЕЙСТВИЯ АЭРОДИНАМИЧЕСКОЙ НАГРУЗКИ НА РАСКРЫВАЮЩИЕСЯ ЭЛЕМЕНТЫ ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА
BENCH FOR SIMULATING THE EFFECT OF AERODYNAMIC LOAD ON THE EXPANDABLE ELEMENTS OF AIRCRAFT

Изобретение относится к области испытательной техники, а именно к устройствам для моделирования воздействия аэродинамической нагрузки на раскрывающиеся элементы летательного аппарата 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.
Наиболее распространенным устройством для моделирования воздействия аэродинамической нагрузки на механизмы раскрытия и несущие поверхности летательных аппаратов являются аэродинамические трубы (Р. Пэнкхерст, Д. Холдер, «Техника эксперимента в аэродинамических трубах», Издательство Иностранной Литературы, Москва, 1955 г.).
При проведении данных испытаний аэродинамическая нагрузка моделируется путем непосредственного воздействия воздушного потока, формируемого в аэродинамической трубе, на несущий элемент летательного аппарата. Для этого несущий элемент или летательный аппарат целиком помещают в аэродинамическую трубу и подвергают воздействию испытательной нагрузки.
Использование аэродинамических труб является наиболее подходящим среди устройств для наземного моделирования воздействия аэродинамической нагрузки, так как позволяет более точно сымитировать реальные условия эксплуатации.
Однако их использование не всегда целесообразно с точки зрения значительных трудовых и материальных затрат, связанных с изготовлением или приобретением аэродинамических труб необходимых размеров, позволяющих разместить объект испытания внутри камеры, и аэродинамических труб высоких мощностей, обеспечивающих создание требуемой скорости потока.
Известно устройство моделирования воздействия аэродинамической нагрузки, описанное в материалах изобретения под названием «Способ формирования подъемной силы для подъема и перемещения груза в воздушной среде (вариант русской логики - версия 5)» [патент РФ №2520854, МПК (2006.01) В64С 19/02, B60F 5/02, опубликован 27.06.2014 г.], содержащее разворотный механизм (механизм раскрытия) с раскрывающимися элементами и механизм моделирования воздействия аэродинамической нагрузки. Разворотный механизм выполняют с линейным приводом и с двумя параллельными цилиндрическими направляющими, функционально связанными с втулками продольного перемещения, которые закрепляют на диаметрально противоположных сторонах ограничительной шайбы и соединяют с линейным приводом. Механизм моделирования воздействия аэродинамической нагрузки включает в себя два основных диска на двух сторонах транспортного корпуса, над которыми располагаются спиралевидные последовательности ребер одной ориентации для формирования пониженного давления над их поверхностями за счет их вращения посредством дополнительного диска от привода, который выполняют с зубчатой передачей.
Недостатком известного устройства является отсутствие формирования подъемной силы во время поворота раскрывающихся элементов, а также необходимость наличия дополнительного привода для формирования подъемной силы, что усложняет конструкцию.
Данное устройство моделирования воздействия аэродинамической нагрузки рассматривается в качестве прототипа.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание стенда для моделирования воздействия аэродинамической нагрузки на раскрывающиеся элементы летательных аппаратов, позволяющего с высокой точностью и относительно невысокими материальными затратами моделировать воздействие аэродинамической нагрузки на раскрывающиеся элементы при наземных испытаниях.
Технический результат, достигаемый при использовании изобретения, заключается в обеспечении повышения точности моделирования воздействия аэродинамической нагрузки за счет приложения переменной по величине нагрузки с постоянным направлением относительно аэродинамической поверхности раскрывающегося элемента вне зависимости от изгиба раскрывающегося элемента, вызванного воздействием аэродинамической нагрузки.
Указанный технический результат достигается тем, что в стенде для моделирования воздействия аэродинамической нагрузки на раскрывающиеся элементы летательного аппарата установлены механизм раскрытия с раскрывающимися элементами и механизм моделирования воздействия аэродинамической нагрузки. Согласно изобретению механизм моделирования воздействия аэродинамической нагрузки выполнен в виде дуг, с возможностью изменения угла наклона при помощи подвижных опор, закрепленных под раскрывающимися элементами, постоянно взаимодействующими с дугами и датчиками силы, фиксирующими имитируемую аэродинамическую нагрузку, причем каждый датчик силы установлен в аэродинамическом центре раскрывающихся элементов.
Выполнение стенда для моделирования воздействия аэродинамической нагрузки на раскрывающиеся элементы летательного аппарата в виде механизма моделирования воздействия аэродинамической нагрузки в виде дуг, изменяющих угол наклона при помощи подвижных опор и закрепленных под раскрывающимися элементами, постоянно взаимодействующими с дугами и датчиками силы, фиксирующими имитируемую аэродинамическую нагрузку, причем каждый датчик силы установлен в аэродинамическом центре раскрывающихся элементов, позволяет повысить точность моделирования воздействия аэродинамической нагрузки, за счет приложения переменной по величине нагрузки с постоянным направлением относительно аэродинамической поверхности раскрывающегося элемента вне зависимости от изгиба раскрывающегося элемента, вызванного воздействием 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 воздействия аэродинамической нагрузки на раскрывающиеся элементы летательного аппарата;
на фиг. 2 - вид А на фиг. 1;
на фиг. 3 - вид Б (увеличено) на фиг. 1, опора, передающая усилие с нагружающего на раскрывающийся элемент.
Стенд для моделирования воздействия аэродинамической нагрузки на раскрывающиеся элементы летательного аппарата содержит механизм раскрытия 1 с раскрывающимися элементами 2, неподвижно зафиксированный на подставках 3, и механизм моделирования воздействия аэродинамической нагрузки.
Механизм моделирования воздействия аэродинамической нагрузки выполнен в виде двух дуг 4, установленных на рамах 5, закрепленных под механизмом раскрытия 1, и имеет возможность изменения угла наклона при помощи опор 6 и 7.
На каждом из раскрывающихся элементов 2 установлена подвижная опора 8. Каждая из подвижных опор 8 выполнена в виде колеса 9, установленного на стойке 10, прикрепленной к кронштейну 11, установленному на передней кромке раскрывающегося элемента 2, и перемещающегося по дуге 4.
В аэродинамическом центре каждого из раскрывающихся элементов 2 установлен датчик силы 12 с наконечником 13, с помощью которого датчик силы 12 взаимодействует со стойкой 10.
Работает стенд следующим образом
В исходном (сложенном) состоянии один из раскрывающихся элементов 2 находится над другим.
Дуги 4, установленные в рамах 5, с помощью опор 6 и опоры 7 выставляют от касания колеса 9 подвижной опоры 8 в сложенном состоянии раскрывающихся элементов 2 и до заданной высоты в раскрытом состоянии раскрывающихся элементов 2.
Во время раскрытия раскрывающихся элементов 2 колеса 9 подвижных опор 8 катятся, поднимаясь по дугам 4, передавая возрастающее усилие (имитирующее аэродинамическое) через стойку 10, взаимодействующую с наконечником 13 на датчик силы 12. При возрастании усилия раскрывающиеся элементы 2 изгибаются вверх до заданной величины в раскрытом состоянии. Величина усилия фиксируется датчиком силы 12 все время раскрытия раскрывающихся элементов 2.
Раскрывающиеся элементы 2 при раскрытии нагружаются переменной силой, нормальной к его поверхности вне зависимости от угла его поворота и его изгиба.
Величина силы трения качения колес 9 известна и учитывается при оценки усилия. Также учитывается распределение усилия между датчиком силы 12 и кронштейнами 11.
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 летательного аппарата 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 переменной по величине нагрузки с постоянным направлением относительно аэродинамической поверхности раскрывающегося элемента вне зависимости от изгиба раскрывающегося элемента, вызванного воздействием аэродинамической нагрузки.
Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «промышленная применимость».