Система складывания аэродинамической поверхности летательного аппарата
SYSTEM TO FOLD THE AERODYNAMIC SURFACE OF AN AIRCRAFT

Изобретение относится к ракетной технике и касается крупногабаритных складывающихся аэродинамических поверхностей летательного аппарата (ЛА) и механизмов их складывания.
В ходе усовершенствования техники габариты носителей ЛА уменьшаются, вследствие чего ЛА должны совершенствоваться и становиться более компактными.
Известны различные системы разворота, поворота и складывания аэродинамических поверхностей.
6
Раскрываемый руль [1. Пат. 2587751 RU, МПК F42B 10/14, F42B 10/64, В64С 9/02, F15B 15/26. Раскрываемый руль / Горбачёв А.Д., Ивашин А.Ф., Михайлов Ю.И., Вороньжев Д.Ю. - Заявл. 16.03.2015; опубл. 20.06.2016, Бюл. №17.] содержит складываемую часть руля и корневую часть, закрепленную в приводе с возможностью поворота, и привод раскрытия руля со штоком для его продольного перемещения. Шток соединен со складываемой частью руля посредством шарнирно-соединенной в корневой части качалки и серьги. На раскрываемой части руля выполнен зуб, обеспечивающий в раскрытом положении фиксацию складываемой части в корневой части подпружиненными защелками. Качалка содержит зуб стопорения руля от поворота в сложенном положении, взаимодействующий с кронштейном на неподвижной части, с одноразовым снятием стопорения при повороте качалки в момент раскрытия руля.
В механизме отклонения крыла на 180 градусов [2. Пат. 106672206 CN, МПК В64С 3/56. 180-degree folded wing unfolding mechanism / Chen Xiaomao, Zhang Huiping - Заявл. 23.12.2016; опубл. 17.05.2017.] используются: ось вращения, привод и шкив, закрепленные на неподвижной части крыла, а также трос, прикрепленный одним концом к приводу, другим - к подвижной части крыла, протянутый через шкив.
Известен механизм складывания крыла [3. Пат. 20170174314 US, МПК В64С 3/56. Wing fold mechanism / Diamante R.G. - Заявл. 17.12.2015; опубл. 22.06.2017.], состоящего из двух частей, включающий по меньшей мере один рычажный механизм, соединяющий две части крыла и привод, соединенный по меньшей мере с одним рычажным механизмом для перемещения частей крыла относительно друг друга.
6
Известно устройство складывания аэродинамической поверхности ЛА [4. Пат 2682152 RU, МПК В64С 3/56, F42B 10/14. Устройство складывания аэродинамической поверхности ЛА / Галаджиев С.В., Туранов A.M., Ивашин А.Ф. - Заявл. 02.04.2018; опубл. 14.03.2019, Бюл. №8.]. Механизм складывания данного устройства выполнен в виде приводов и Г-образных качалок, короткие плечи которых зафиксированы на осях вращения, установленных в подвижной и неподвижной частях аэродинамической поверхности с возможностью полностью заключить в ее внутреннем пространстве механизм складывания.
6
Известны шарнирные соединения, схожие по кинематике с заявляемым изобретением: скрытая петля [5. Пат. 2056805 US, МПК E05D 1/00, E05D 1/04. Concealed hinge / Reichard H.F. - Заявл. 26.04.1935; опубл. 06.10.1936.] и механизм навески боковой двери транспортного средства [6. Пат. 2480133 RU, МПК А47В 88/14, B60J 5/04, E05D 1/04. Механизм навески боковой двери транспортного средства и кузов транспортного средства / Колеватов М.Н. - Заявл. 19.01.2011; опубл. 27.04.2013, Бюл. №12.]. Наиболее близким к предлагаемому изобретению является невидимая подвижная петля [7. Пат. 1234940 ЕР, МПК E05D 11/04, E05D 1/04. Not visible slidable hinge / Fornasari P. - Заявл. 15.02.2002; опубл. 28.08.2002.]. Устройства [5.-7.] содержат множество дугообразных телескопических секторов, взаимодействующих друг с другом при изменении угла поворота петли.
Шарнирные соединения [5.], [7.] используются в дверях, окнах, мебели и выполнены из листового материала без использования приводных механизмов.
Недостатки аналогов и прототипа:
- механизмы [1., 2.] имеют ось вращения, которая находится на аэродинамической поверхности, что будет ухудшать аэродинамику ЛА;
- трос конструкции [2.] не способен выдерживать большие нагрузки после длительного хранения изделия;
- конструкция механизма [3.] не способна раскрыть подвижную часть на 180 градусов;
- на детали устройств [3.], [4.] действуют большие нагрузки, вследствие чего возникает необходимость в использовании более мощных силовых приводов;
- механизмы [1., 5., 6., 7.] не способны выдерживать большие нагрузки;
- механизм [6.] не является несущим и не может быть использован в качестве оси вращения.
Целью предлагаемого изобретения является создание точной, надежной и простой системы складывания аэродинамической поверхности ЛА.
Заявляемая система складывания аэродинамической поверхности ЛА включает подвижную и неподвижную части аэродинамической поверхности и механизм их складывания. Механизм складывания содержит телескопическую петлю вращения, образованную двумя основами и направляющей, и два силовых привода. Первый силовой привод закреплен одним концом на подвижной части аэродинамической поверхности, а вторым концом - на направляющей. Второй силовой привод закреплен одним концом на неподвижной части аэродинамической поверхности, а вторым концом - на направляющей. Основы и направляющая представляют собой пустотелые профильные дуги.
На подвижной части аэродинамической поверхности жестко закреплен один конец первой основы, противоположный конец которой размещен в первом конце направляющей. На неподвижной части аэродинамической поверхности жестко закреплен один конец второй основы, в противоположном конце которой размещен второй конец направляющей. Концы основ, незакрепленные на частях аэродинамической поверхности, и концы направляющей выполнены с ограничителями хода. Изобретение поясняется чертежами.
На фиг. 1 изображено начальное состояние, когда подвижная и неподвижная части аэродинамической поверхности ЛА расстыкованы.
На фиг. 2 изображен процесс стыковки частей аэродинамической поверхности.
На фиг. 3 изображено состыкованное состояние частей аэродинамической поверхности.
Представленная на фиг. 1-3 система складывания аэродинамической поверхности ЛА включает подвижную часть А аэродинамической поверхности, неподвижную часть Б аэродинамической поверхности и механизм их складывания. Механизм складывания содержит телескопическую петлю вращения, образованную основами 1, 2 и направляющей 3, силовые приводы 4, 5, закрепленные кронштейнами 6, 7 на частях А и Б аэродинамической поверхности ЛА соответственно.
Основа 1 одним концом жестко закреплена на подвижной части А аэродинамической поверхности. Основа 2 одним концом жестко закреплена на неподвижной части Б аэродинамической поверхности. Конец основы 1, незакрепленный на подвижной части А аэродинамической поверхности, размещен в первом конце направляющей 3. Второй конец направляющей 3 размещен в конце основы 2, незакрепленном на неподвижной части Б аэродинамической поверхности. Ограничитель хода 8 основы 1 и ограничитель хода 9 направляющей 3 препятствуют выскальзыванию основы 1 из направляющей 3. Ограничитель хода 10 направляющей 3 и ограничитель хода 11 основы 2 препятствуют выскальзыванию направляющей 3 из конца основы 2, незакрепленного на неподвижной части Б аэродинамической поверхности.
Устройство работает следующим образом.
В исходном состоянии подвижная и неподвижная части А и Б аэродинамической поверхности расстыкованы. В этом положении длина ЛА меньше, чем в состыкованном, что обеспечивает его компактность в нерабочем положении. Подвижная часть А аэродинамической поверхности удерживается в данном положении за счет ограничителей хода 8, 9, 10, 11 элементов телескопической петли. При этом части А и Б аэродинамической поверхности находятся на фиксированном расстоянии друг от друга.
По команде срабатывают силовые приводы 4 и 5. За счет перемещения их рабочих частей основа 1 движется внутри направляющей 3 к основе 2, а направляющая 3 движется внутри основы 2 к концу основы 2, закрепленному на неподвижной части Б аэродинамической поверхности. Вследствие чего подвижная часть А аэродинамической поверхности вращается относительно центра телескопической петли вращения по идеальной окружности, все точки которой имеют неизменное расстояние от центра вращения. В результате подвижная и неподвижная части аэродинамической поверхности идеально стыкуются.
Технический результат:
- обеспечивается соосная стыковка подвижной и неподвижной частей аэродинамической поверхности без перекоса, люфта и заклинивания;
- повышается надежность соединения;
- упрощается устройство складывания подвижной и неподвижной частей между собой.
Технический результат достигается за счет конструкции механизма складывания, содержащего силовые приводы и телескопическую петлю вращения, образованную двумя основами и направляющей, выполненными с ограничителями хода.
Дополнительными преимуществами заявленного технического решения являются:
- раскладывание частей аэродинамической поверхности в нерабочем положении на угол 180 градусов за счет введения в конструкцию телескопической петли вращения;
- фиксация частей аэродинамической поверхности в нерабочем положении на расстоянии друг от друга за счет выполнения основ и направляющей с ограничителями хода;
- способность конструкции выдерживать высокие нагрузки за счет простой геометрии;
- отсутствие выступающих частей, ведущее к сохранению аэродинамических характеристик ЛА;
- экономическая эффективность и технологичность: детали имеют простые формы, легки в изготовлении.
Устройство может быть выполнено с помощью стандартного оборудования и материалов отечественного производства. Таким образом, заявленное устройство соответствует критерию «промышленная применимость».
Источники, принятые во внимание
6
1. Пат. 2587751 RU, МПК F42B 10/14, F42B 10/64, В64С 9/02, F15B 15/26. Раскрываемый руль / Горбачев А.Д., Ивашин А.Ф., Михайлов Ю.И., Вороньжев Д.Ю. - Заявл. 16.03.2015; опубл. 20.06.2016, Бюл. №17.
2. Пат. 1066722 06 CN, МПК В64С 3/56. 180-degree folded wing unfolding mechanism / Chen Xiaomao, Zhang Huiping. - Заявл. 23.12.2016; опубл. 17.05.2017.
3. Пат. 20170174314 US, МПК B64C 3/56. Wing fold mechanism / Diamante R.G. - Заявл. 17.12.2015; опубл. 22.06.2017.
6
4. Пат 2682152 RU, МПК B64C 3/56, F42B 10/14. Устройство складывания аэродинамической поверхности ЛА / Галаджиев С.В., Туранов A.M., Ивашин А.Ф. - Заявл. 02.04.2018; опубл. 14.03.2019, Бюл. №8.
5. Пат. 2056805 US, МПК E05D 1/00, E05D 1/04. Concealed hinge / Reichard H.F. - Заявл. 26.04.1935; опубл. 06.10.1936.
6
6. Пат. 2480133 RU, МПК А47В 88/14, B60J 5/04, E05D 1/04. Механизм навески боковой двери транспортного средства и кузов транспортного средства / Колеватов М.Н. - Заявл. 19.01.2011; опубл. 27.04.2013, Бюл. №12.
7. Пат. 1234940 ЕР, МПК E05D 11/04, E05D 1/04. Not visible slidable hinge / Fornasari P. - Заявл. 15.02.2002; опубл. 28.08.2002.
8. Пат. 3277766 US, МПК F16B 31/00. Explosively releasable bolt / Burkdoll F.B. - Заявл. 04.08.1964; опубл. 11.10.1966.
9. Пат. 3352189 US, МПК F42B 3/00. Explosive bolt / Brown K.R. - Заявл. 29.04.1966; опубл. 14.11.1967.
6
10. Пат. 2641532 RU, МПК F42B 15/10, F42B 15/36. Фиксатор разделяемых объектов летательных аппаратов / Ивашин А.Ф., Михайлов Ю.И., Леонтьев Г.А., Голочанов В.А. - Заявл. 06.04.2016; опубл. 18.01.2018, Бюл. №2.
6
11. Пат. 2628282 RU, МПК B64G 1/00. Узел стыковки разделяемых объектов летательных аппаратов / Горбачев А.Д., Михайлов Ю.И., Ивашин А.Ф. - Заявл. 25.02.2016; опубл. 15.08.2017, Бюл. №23.
12. Пат. 2040710 RU, МПК (1995.01) F16B 5/02, F16H 48/12. Разъемное соединение / Беляков В.В. - Заявл. 23.10.1992; опубл. 25.07.1995.
13. Пат. 2002010842 JP, МПК А47В 88/00. Drawer device of furniture / Sachiko Y., Masahiro Y., Yutaka S. - Заявл. 28.06.2000; опубл. 15.01.2002.
14. Пат. 103963958 CN, МПК B64C 3/56. Wing folding mechanism for unmanned plane / Zhang Wei - Заявл. 21.04.2014; опубл. 06.08.2014.
6
15. Пат. 2349498 RU, МПК B64C 3/56, B64C 9/34. Складываемая аэродинамическая поверхность / Соловей В.А., Шибаев Б.И. - Заявл. 04.07.2007; опубл. 20.03.2009, Бюл. №8.
16. Пат. 1692079 SU, МПК В64С 3/56. Складывающаяся аэродинамическая поверхность / Скрипников В.М. - Заявл. 11.04.1983; опубл. 30.12.1993, Бюл. №47-48.
17. Пат. 3126224 ЕР, МПК В64С 3/56. A passenger aircraft with а downwardly foldable wing tip device / Boye Sylvain - Заявл. 02.04.2015; опубл. 08.02.2017.
18. Пат. 20170029094 US, МПК B64C 23/06, B64C 3/56, B64C 3/54, B64C 3/18. Aircraft wing with a wing tip device and a strut / Lynas С. и др. - Заявл. 02.04.2015; опубл. 08.02.2017.
19. Пат. 09469391 US, МПК В64С 3/56, В64С 3/38, В64С 3/54, В64С 23/06, В64С 9/34. Adaptive wing for an aircraft / Jian Dong - Заявл. 26.04.2013; опубл. 18.10.2016.
20. Пат. 20160251075 US, МПК B64C 13/06, B64C 23/06, B64C 3/56. Arrangement for moving a wing tip device between a flight configuration and a ground configuration / Thompson R.I., Livings N. - Заявл. 16.02.2016; опубл. 01.09.2016.
21. Пат. 20160090170 US, МПК B64C 3/56, B64D 45/00. Interface for control of a foldable wing on an aircraft / Thompson R.I. - Заявл. 25.09.2015; опубл. 31.03.2016.
22. Пат. 2369177 GB, МПК F42B 10/14, F42B 10/20, F42B 15/10. Aerofoil deployment system/Nash William - Заявл. 02.06.1989; опубл. 05.12.2001.