Универсальное устройство для установки датчика углов атаки и скольжения на борту летательного аппарата

Заявляемая полезная модель относится к контрольно-измерительной технике, в частности к устройствам для измерения угла атаки (скольжения) датчика аэродинамических углов в лабораторных и аэродромных условиях.
При пилотировании летательных аппаратов (ЛА) достоверная информация об углах атаки и скольжения необходима на многих режимах, в частности при взлете и посадке, полете при малой скорости, выполнении эволюции и, особенно, при взлете на предельно допустимых режимах. Наличие достоверной информации по аэродинамическим углам позволяет выполнять указанные этапы полета при минимальном расходе топлива, повысить дальность и безопасность полета, наиболее полно использовать боевые и летно-технические возможности ЛА [Клюев Г.И., Макаров Н.Н., Солдаткин В.М., Ефимов И.П. "Измерители аэродинамических параметров летательных аппаратов", Ульяновск: УлГТУ, 2005.].
Сигналы по углу атаки используют как основные для обеспечения безопасности и оптимальности полета, улучшения устойчивости и управляемости ЛА, реализации адаптивной аэродинамики крыла, управления тягой двигателя, а также при решении ряда специальных задач. Сигналы по углу скольжения играют важную роль при взлете и посадке, выполнении пространственных маневров и выводе ЛА из аэродинамического вращения.
Для измерения углов атаки (скольжения) используют датчики аэродинамических углов, устанавливаемые на фюзеляже ЛА. Наиболее распространенными являются датчики флюгерного типа. В частности на вертолетах датчики аэродинамических углов флюгерного типа устанавливают на штанге вне зоны действия потока несущего винта вертолета.
При исследованиях новых типов ЛА для повышения точности измерения аэродинамических углов в невозмущенном потоке датчик углов атаки и скольжения ДУАС выносят на штанге за пределы конструкции ЛА. У датчиков ДУАС имеются две пары симметричных флюгеров, размещенных на одной оси. Первая пара флюгеров поворачивается по отношению к корпусу датчика на определенный угол в зависимости от угла атаки ЛА. Другая пара флюгеров поворачивается по отношению к корпусу датчика в зависимости от угла скольжения ЛА.
Принципиальное значение в эксплуатации ДУАС имеет точная ориентация флюгеров (чувствительных элементов) относительно строительной горизонтали самолета (СГС) и установка начального угла.
Известно устройство для измерения угла атаки (скольжения) датчика аэродинамических углов в лабораторных условиях, описанное в патенте №131164 РФ МПК: G01M 9/00 от 12.02.13 г., содержащее основание, к которому прикреплены циферблат и кронштейн с нониусом, причем циферблат относительно основания неподвижно, а кронштейн с нониусом подвижно, моментную ручку, фиксирующее устройство с ручкой, пластины, хомут с гайкой, а фиксирующее устройство содержит упор и прижимную планку, причем упор прикреплен к основанию неподвижно.
Недостатком данного устройства является то, что фиксирующее устройство с ручкой производит базирование этого устройства непосредственно на один из пары флюгеров датчика углов атаки и скольжения, которые в производстве трудно изготовить симметричными, вследствие чего возникает разность по выходному сигналу с датчика при задании углов поворота устройством, сначала установленным на один флюгер, затем на другой флюгер из пары флюгеров по углам атаки или скольжения.
Также недостатком данного устройства является то, что в аэродромных условиях оно не позволяет определить углы установки датчика ДУАС относительно оси симметрии самолета (ОСС) и определить погрешность установки датчика, тем самым увеличивает рассогласование измерений углов атаки (скольжения) в лабораторных условиях и в условиях полетных режимов.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является создание универсального устройства для установки датчика углов атаки и скольжения на борту летательного аппарата, устанавливаемого на штанге, обеспечивающего необходимую точность задания углов поворота флюгерам датчика, а также точность в определении углов установки датчика относительно оси симметрии ЛА.
Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей за счет применения данного устройства для датчиков аэродинамических углов, устанавливаемых на штанге, обеспечивающего необходимую точность его установки относительно оси симметрии ЛА.
Решение поставленной задачи и указанный технический результат достигаются тем, что универсальное устройство для установки датчика углов атаки и скольжения на борту летательного аппарата содержит угломер и котировочное приспособление, угломер состоит из основания угломера с пластинами, к которому прикреплены циферблат, кронштейн с нониусом и упор угломера, причем циферблат и упор угломера относительно основания угломера неподвижно, а кронштейн с нониусом подвижно, моментной ручки, хомута угломера с гайкой, а кронштейн и упор угломера выполнены с П-образным пазом, юстировочное приспособление, состоящее из основания, к которому прикреплены подвижно хомут с гайкой и неподвижно упор и втулка с отверстием, пластин, первой пары, второй пары и третьей пары стопорных винтов, регулирующего винта, причем ось втулки с отверстием параллельна оси симметрии основания, а плоскость симметрии отверстия совпадает с плоскостью симметрии основания.
На фиг. 1-1, фиг. 1-2 представлено заявляемое устройство, где
1 - основание угломера с пластинами,
2 - циферблат,
3-нониус,
4 - кронштейн с П-образным пазом,
5 - моментная ручка,
6 - хомут угломера с гайкой,
7 - упор угломера с П-образным пазом,
8-основание,
9 - пластины,
10- упор,
11- хомут с гайкой,
12- втулка с отверстием,
13 - первая пара стопорных винтов,
14 - вторая пара стопорных винтов,
15 - третья пара стопорных винтов,
16 - регулирующий винт.
На фиг. 2 представлена схема установки датчика на борту ЛА.
Предлагаемое универсальное устройство для установки датчика углов атаки и скольжения на борту летательного аппарата состоит из угломера, содержащего основание угломера с пластинами 1 в форме призмы, к которому неподвижно прикреплен циферблат 2, упор угломера 7, выполненный с П-образным пазом, и подвижно кронштейн 4, выполненный с П-образным пазом и с нониусом 3. Для крепления угломера на цилиндрическом корпусе датчика используют хомут угломера с гайкой 6. С помощью моментной ручки 5 флюгер датчика устанавливают на требуемые углы.
Юстировочное приспособление содержит основание 8 в форме призмы с пластинами 9, к которому неподвижно крепится упор 10. Для крепления юстировочного приспособления на цилиндрическом корпусе датчика используют хомут с гайкой 11. На основании 8 неподвижно закреплена втулка с отверстием 12, диаметр которого соответствует диаметру трубки холодной пристрелки ТХП. Плоскость симметрии отверстия втулки устанавливают с помощью первой пары стопорных винтов 13 и второй пары стопорных винтов 14 так, чтобы она совпадала с плоскостью симметрии основания 8, а, следовательно, и с плоскостью симметрии цилиндрического корпуса датчика углов атаки и скольжения. С помощью регулирующего винта 16 и третьей пары стопорных винтов 15 ось отверстия втулки 12 устанавливают параллельно оси симметрии основания 8, а, следовательно, и параллельно оси симметрии цилиндрического корпуса датчика углов атаки и скольжения.
Универсальное устройство для установки датчика углов атаки и скольжения на борту летательного аппарата позволяет однозначно фиксировать датчик углов атаки и скольжения относительно оси симметрии ЛА и определяет погрешность установки датчика. С помощью юстировочного приспособления ДУАС устанавливают относительно оси симметрии ЛА и определяют погрешность установки датчика. Для чего основание 8 в виде призмы с пластинами 9 устанавливают на цилиндрическом корпусе датчика и закрепляют хомутом с гайкой 11, а значит, фиксируют плоскость симметрии цилиндрического корпуса датчика. Упор 10, неподвижно закрепленный на основании 8 симметрично относительно плоскости симметрии основания 8, устанавливают вплотную на ось флюгера датчика, и плоскость симметрии датчика совпадает с плоскостью симметрии основания 8. Втулка 12 с отверстием неподвижно закреплена на основании 8 так, что ось симметрии отверстия втулки 12 параллельна оси симметрии основания 8, а плоскость симметрии отверстия втулки 12 совпадает с плоскостью симметрии основания 8, такого расположения добиваются с помощью пар стопорных винтов 13, 14, 15 и регулирующего винта 16. Такое расположение обеспечивает размещение в отверстии втулки 12 трубки холодной пристрелки таким образом, чтобы продольная плоскость симметрии ее цилиндрической части совпадала с плоскостью симметрии основания 8, а значит и плоскостью симметрии цилиндрического корпуса датчика углов атаки и скольжения.
Как видно из фиг. 2 погрешность установки датчика по углу атаки Δα определяют по формуле:
факт.
уст.
Δα=arctg[(Y-Y-B)/L],
где Δα - погрешность установки ДУАС по углу атаки; Y(),
факт
Y - координата фактической точки, мм;
уст.
Y - координата расчетной точки, мм;
В - расстояние от оси симметрии основания 11 (оси симметрии ДУАС) до оси отверстия втулки 12 с отверстием, мм;
L - расстояние от опорной точки ДУАС до плоскости щита, мм.
Погрешность установки датчика по углу скольжения Δβ определяют по формуле:
факт.
yст.
Δβ=arctg[(Z- Z)/L],
где Δβ - погрешность установки ДУАС по углу скольжения;
факт
Z - координата фактической точки, мм;
ycт.
Z - координата расчетной точки, мм;
L - расстояние от опорной точки ДУАС до плоскости щита, мм.
Установка начального угла ДУАС влияет на расчетную величину истинного аэродинамического угла, выраженного в виде детерминированной зависимости от местного угла атаки и начального угла установки.
Угломер позволяет однозначно фиксировать цилиндрический корпус датчика в основании угломера виде призмы с пластинами 1, центрирующими плоскость симметрии основания 1, а значит, и плоскость симметрии корпуса датчика. Упор 7 угломера, выполненный с П-образным пазом неподвижно закрепленный на основании угломера 1 симметрично относительно плоскости симметрии основания угломера 1, устанавливают вплотную на ось флюгера датчика, и плоскость симметрии датчика совпадает с плоскостью симметрии основания угломера 1 и ось вращения флюгеров совпадает с осью вращения угломера. Кронштейн 4, выполненный с П-образным пазом, устанавливаемый на противовес флюгера датчика ДУАС, и нониусом 3 позволяет центрировать флюгер датчика таким образом, чтобы плоскость симметрии противовеса флюгера, а значит и плоскость симметрии флюгера проходила через ось вращения угломера, нулевую риску нониуса 3 и циферблата 2 при установке угломера с помощью моментной ручки 5 на 0 градусов.
н
тек
н
тек
Выходная характеристика датчика при этом соответствует выражению U=f(α+α), где U - выходной сигнал датчика, α - начальный угол атаки (скольжения), α - текущий угол атаки (скольжения).
Таким образом, универсальное устройство для установки датчика углов атаки и скольжения на борту ЛА, устанавливаемого на штанге, обеспечивает точность в задании углов поворота флюгеров датчика, а также позволяет определить погрешность установки датчика относительно оси симметрии ЛА.