Аэродинамический возбудитель вибрации крыла самолета

 

Изобретение относится к технике для проведения испытаний, а именно к устройствам возбуждения упругих колебаний элементов конструкций, и может быть использовано в авиационной технике при определении динамических характеристик крыла самолета. Сущность: аэродинамические колебания крыла самолета создаются за счет изменения вращающейся аэродинамической поверхности возбудителя колебаний, выполненного в виде двухлопастного винта с электроприводом, установленным перепендикулярно основанию цилиндрического кожуха, расположенного у края законцовки крыла, причем лопасти винта выполнены с одинаковыми по величине, но обратными по знаку углами атаки, чем вызывается периодически действующая возбуждающая аэродинамическая сила. 3 ил.

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к устройствам возбуждения упругих колебаний конструкции, и может быть использовано, например, в авиации при определении динамических характеристик элементов конструкции планера летательного аппарата.

Предлагаемое устройство предназначено для повышения эффективности летных частотных испытаний.

Известны устройства возбуждения конструкций синусоидальным сигналом, использующий в своем составе в большинстве случаев электродинамические и аэродинамические силовозбудители.

Аэродинамический возбудитель вибраций имеют более высокие удельные показатели, нежели электродинамические.

Существенным недостатком используемых аэродинамических возбудителей вибрации является наличие гидравлического привода. Особенная трудность возникает с монтажом гидросистемы, в частности с прокладкой гидромагистрали вдоль плоскости крыла, поскольку сами аэродинамические возбудители вибрации, как правило, располагаются на концах крыльев.

В ряде случаев штатные самолетные гидросистемы не могут использоваться для этих целей из-за ограниченной производительности. Так, например, при проведении летных частотных испытаний самолета АН-28 для привода аэродинамических силовозбудителей возникла необходимость в автономной гидросистеме. Кроме того, подобные системы аэродинамического возбуждения могут функционировать лишь при наличии специальных устройств формирования тестового сигнала генераторов синусоидального сигнала, представляющих электронные устройства.

Наиболее близким по технической сущности является аэродинамический силовозбудитель, консольно расположенный на законцовке крыла, содержащий гидравлический привод (рулевой агрегат РА), управляемый от генератора синусоидальных сигналов, качалку вращающуюся, аэродинамическую поверхность, выполненную в виде небольшого крылышка, относительно его оси жесткости.

Возвратно-поступательное перемещение штока рулевого агрегата, совершаемого по закону тестового сигнала генератора синусоидальных сигналов, преобразуется с помощью качалки во вращательно-колебательное движение аэродинамической поверхности. Находясь в аэродинамическом потоке, аэродинамическая поверхность периодически изменяет угол атаки по закону синуса, а следовательно, и величину съемной силы Y_ВАП= ·α_тек ·S_ВАП где ρV² скоростной напор, S_ВАП площадь ВАП, α_тек α_уст·sin текущее значение атаки угла ВАП, ω- угловая скорость поворота ВАП, С_у коэффициент подъемной силы ВАП, Y_ВАП подъемная сила. Создаваемые за счет подъемной силы аэродинамической поверхности колебания передаются на конструкцию, на которой установлен силовозбудитель.

Однако, такой силовозбудитель имеет невысокую функциональную надежность и низкую эффективность за счет наличия специальных устройств формирования синусоидального сигнала, механических соединений, гидравлического привода с присущими им недостатками: зависимость силы от частоты непостоянна; большой расход гидрожидкости.

сложность обеспечения подводки гидропитания; сравнительно узкий частотный диапазон.

Указанные недостатки снижают эффективность аэродинамического силовозбудителя и его функциональную надежность.

Предлагаемое изобретение позволяет повысить эффективность и функциональную надежность аэродинамического возбудителя вибраций крыла самолета, в том числе для летательных аппаратов.

Для этого аэродинамический возбудитель вибраций крыла самолета, содержащий вращающуюся аэродинамическую поверхность, установленную на конце крыла, привод этой поверхности, выполнен с аэродинамическими поверхностями в виде двухлопастного воздушного винта в цилиндрическом кожухе и снабжен электроприводом, при этом ось винта перпендикулярна плоскости хорд крыла, а лопасти установлены под одинаковыми по величине, но разными по знаку углами атаки.

В предлагаемом аэродинамическом возбудителе вибраций крыла самолета указанная цель достигается за счет включения в устройство двухлопастного воздушного винта с разными по знаку углами атаки, что позволит исключить использование формирователя синусоидального сигнала с гидроприводом, увеличивает диапазон частот колебаний аэродинамической поверхности при определении динамических характеристик элементов конструкции планера при одновременном упрощении конструкции возбудителя. Изменение подъемной силы в предлагаемом возбудителе по гармоническому закону происходит за счет изменения площади обтекаемой поверхности.

На фиг. 1 представлен эскиз устройства; на фиг.2, 3 устройство в двух проекциях: вид спереди, вид сверху.

Аэродинамический возбудитель вибраций крыла самолета (фиг.1, 2, 3) содержит вращающуюся аэродинамическую поверхность 1, установленную на конце крыла, электропривод поверхности 2, при этом аэродинамическая поверхность 1 выполнена в виде двухлопастного воздушного винта в цилиндрическом кожухе 3, ось винта 4 перпендикулярна плоскости хорд крыла, а полости установлены под одинаковыми по величине, но разными по знаку углами атаки. Весь аэродинамический возбудитель установлен, например, на уголке 5, закрепленном на нервюре 6 (фиг.2, 3), при этом ось вращения электропривода находится на оси жесткости крыла.

Указанное устройство размещено в нише на конце крыла, ось винта перпендикулярна плоскости хорд крыла.

Работа возбудителя вибраций происходит следующим образом. Вращающиеся аэродинамические поверхности лопастей, имеющие некоторый установленный угол атаки, во время испытаний поочередно перемещаются в набегающем потоке, изменяя величину подъемной силы по закону синуса за счет изменения обтекаемой площади аэродинамической поверхности.

Возникая на аэродинамической поверхности, подъемная сила передается через узлы крепления на конструкцию и периодически возбуждает колебания.

Формула изобретения

АЭРОДИНАМИЧЕСКИЙ ВОЗБУДИТЕЛЬ ВИБРАЦИИ КРЫЛА САМОЛЕТА, содержащий вращающуюся аэродинамическую поверхность, установленную на конце крыла, привод этой поверхности, отличающийся тем, что аэродинамическая поверхность выполнена в виде двухлопастного воздушного винта в цилиндрическом кожухе и снабжена электроприводом, при этом ось винта перпендикулярна к плоскости хорд крыла, а лопасти установлены под одинаковыми по величине, но разными по знаку углами атаки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3