Раскрывающийся аэродинамический стабилизатор летательного аппарата

 

Использование: летательные аппараты, находящиеся в области сильных ветровых возмущений. Сущность изобретения: раскрывающийся аэродинамический стабилизатор содержит группу лопастей, каждая из которых установлена с возможностью поворота на оси, закрепленной на опорном элементе, снабженную приводом разворота лопасти в раскрытое положение, включающим пружины кручения и сжатия, а также механизм фиксации каждой лопасти в раскрытом положении, включающий углубление, выполненное в опорном элементе, взаимодействующее с упорным элементом корневой части лопасти. Каждая лопасть снабжена дополнительным приводом разворота, расположенным параллельно оси вращения лопасти, и механизмом передачи крутящего момента на лопасть, соединенным с дополнительным приводом и взаимодействующим с лопастью. Упорный элемент корневой части каждой лопасти выполнен в виде проушин, а опорный элемент выполнен с дополнительными углублениями, взаимодействующими с соответствующими проушинами. Проушины и стенки углублений выполнены с взаимодействующими между собой скосами, плоскости которых расположены под углом по отношению к оси поворота соответствующей лопасти. Дополнительный привод разворота лопасти выполнен в виде дополнительной пружины кручения, установленной на дополнительной оси, расположенной параллельно оси разворота лопасти на опорном элементе, размещенной на дополнительной оси втулки с фиксатором для закрепления и завода дополнительной пружины. Механизм передачи крутящего момента на лопасть выполнен в виде втулки, установленной на опорном элементе параллельно оси разворота лопасти с выполненным в ней устройством фиксации дополнительного привода, с размещенным на этой втулке рычагом, установленной на оси поворота лопасти вилки, выполненной с двумя штифтами, взаимодействующими раздельно с указанным рычагом и соответственно с внутренней поверхностью лопасти. Механизм блокировки каждой лопасти в зафиксированном раскрытом положении снабжен выполненным на переднем торце этой лопасти скосом, плоскость которого расположена под углом самоторможения по отношению к взаимодействующему с ним штифтом, механизма передачи крутящего момента, взаимодействующего в момент раскрытия с внутренней поверхностью лопасти. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к летательным аппаратам, находящимся в области сильных ветровых возмущений.

В настоящее время раскрывающиеся аэродинамические стабилизаторы получили широкое применение в летательных аппаратах (ЛА), т.к. они позволяют уменьшить габариты ЛА в период хранения. В качестве привода раскрытия таких стабилизаторов обычно применяют оси-торсионы и(или) пружины кручения, устанавливаемые соответственно вместо и на оси вращения лопасти, которые раскрывают стабилизатор при запуске ЛА.

Конструкция такого стабилизатора описана в патенте Швейцарии N 480612 МКИ F 42 B 13/32, опубликованном 11.10.69 г. в которой лопасти стабилизатора, уложенные в предстартовом положении вокруг корпуса ЛА, раскрываются под действием пружины, установленной на оси разворота каждой лопасти, и стопорятся при продольном перемещении.

Также известна конструкция раскрывающегося аэродинамического стабилизатора ЛА, принятого за прототип, описанная в патенте Франции N 2.356.118 МКИ F 42 B 13/24, заявленном 25.06.76 г. и опубликованном 20.01.79 г. в котором указано, что стабилизатор выполнен в виде криволинейных лопастей, шарнирно закрепленных на кронштейнах отсека и эквидистантно охватывающих отсек снаружи в сложенном положении. Приводом, раскрывающим лопасть в рабочее (полетное) положение, служит пружина кручения, установленная на оси разворота каждой лопасти. Блокировку лопасти в раскрытом положении осуществляет пружинный фиксатор, смонтированный на корневой части каждой лопасти и взаимодействующий с углублением в торце кронштейна.

Все вышеуказанные конструкции обеспечивают надежное раскрытие и фиксацию каждой лопасти стабилизатора только в определенном временном интервале, габаритно-инерциальных характеристиках лопасти стабилизатора и вектора скорости набегающего на лопасть потока, при старте (скоростной напор совместно с атмосферным возмущением от ветра) до 10 м/с. Однако при увеличении скорости набегающего потока до 50 м/с такие конструкции не обеспечивают надежное раскрытие и фиксацию лопастей стабилизатора в заданный интервал времени, а в некоторых случаях не обеспечивают даже раскрытие лопасти по причине недостаточности суммарного момента раскрытия лопасти, причем увеличение последнего в представленных выше конструкциях (пружина на оси поворота лопасти) невозможно в связи с жестким габаритным ограничением.

Применение торсиона в виде оси раскрытия каждой лопасти стабилизатора совместно с пружинами кручения и сжатия, расположенными на торсионе, несколько улучшает, но не меняет динамику раскрытия лопасти, т.к. торсион работает на начальных углах раскрытия лопасти в связи с сильной зависимостью момента кручения торсиона от угла закрутки, а угол закрутки торсиона ограничивается прочностными характеристиками материала и размерами торсиона. Причем габаритные ограничения не позволяют увеличивать моменты кручения как торсиона, так и пружин за счет увеличения их размеров.

В описанных конструкциях также представлены устройства фиксации каждой лопасти стабилизатора в раскрытом положении в виде углубления в торце кронштейна и механизм блокировки каждой лопасти после фиксации ее в раскрытом положении. Такие конструкции устройств фиксации и блокировки предусматривают наличие люфта лопасти в кронштейне, что недопустимо в связи с разбалтыванием лопасти при длительном воздействии знакопеременной нагрузки, усилением склонности лопасти к возникновению флаттера и увеличением времени и угла реагирования ЛА на внешние возмущения, что приводит к необходимости увеличения устойчивости ЛА, что не всегда удается обеспечить в связи с жесткими габаритно-массовыми ограничениями и допустимо только при определенных аэродинамических характеристиках ЛА и временем его функционирования.

Целью изобретения является повышение надежности в эксплуатации раскрывающегося аэродинамического стабилизатора в заданном временном интервале при больших скоростных напорах, а также стабильности его аэродинамических характеристик.

Указанная цель достигается тем, что в раскрывающемся аэродинамическом стабилизаторе летательного аппарата, содержащем группу лопастей, каждая из которых установлена с возможностью поворота на оси, закрепленной на опорном элементе и снабженную приводом разворота лопасти в раскрытое положение, включающем пружины кручения и сжатия, а также механизм фиксации каждой лопасти в раскрытом положении, включающий углубление, выполненное в опорном элементе, взаимодействующее с упорным элементом корневой части лопасти, каждая лопасть снабжена дополнительным приводом разворота, расположенного параллельно оси вращения лопасти, и механизмом передачи крутящего момента на лопасть, соединенным с дополнительным приводом и взаимодействующим с лопастью. Одновременно упорный элемент корневой части каждой лопасти выполнен в виде проушин, а опорный элемент выполнен с дополнительными углублениями, взаимодействующими с соответствующими проушинами, при этом проушины и стенки углублений выполнены с взаимодействующими между собой скосами, плоскости которых расположены под углом по отношению к оси поворота соответствующей лопасти. Также дополнительный привод разворота лопасти выполнен в виде дополнительной пружины кручения, установленной на дополнительной оси, расположенной параллельно оси разворота лопасти на опорном элементе, размещенной на дополнительной оси втулки с фиксатором для закрепления и завода дополнительной пружины, а механизм передачи крутящего момента на лопасть выполнен в виде втулки, установленной на опорном элементе параллельно оси разворота лопасти с выполненным в ней устройством фиксации дополнительного привода, с размещенным на этой втулке рычагом, установленную на оси поворота лопасти вилку, выполненную с двумя штифтами, взаимодействующими раздельно с указанным рычагом и соответственно с внутренней поверхностью лопасти. Одновременно механизм блокировки каждой лопасти в зафиксированном раскрытом положении снабжен выполненным на переднем торце этой лопасти скосом, плоскость которого расположена под углом самоторможения по отношению к взаимодействующему с ним штифтом, указанного механизма передачи крутящего момента, взаимодействующего в момент раскрытия с внутренней поверхностью лопасти. Т.е. элементы механизма передачи крутящего момента после раскрытия и фиксации лопасти в углублениях опорного элемента выполняют функцию блокирующего устройства лопасти в углублениях опорного элемента.

На фиг. 1 изображена лопасть стабилизатора ЛА в раскрытом и в сложенном (вид Б) положении; на фиг. 2 скосы стенки углубления опорного элемента (сечение Ж-Ж, вид И) и проушины лопасти (сечение З-З, К-К); на фиг. 3 - механизм передачи крутящего момента дополнительного привода на лопасть в раскрытом, зафиксированном и заблокированном положении (вид В) и в сложенном положении (вид Г) лопасти; на фиг. 4 штифт механизма передачи крутящего момента в момент раскрытия (сечение Е-Е) и в момент блокировки лопасти в зафиксированном раскрытом положении (сечение Д-Д).

Раскрывающийся аэродинамический стабилизатор ЛА состоит из группы лопастей 1, каждая из которых установлена (фиг. 1) на своей оси 8, пронизывающей упорные элементы лопасти, выполненные в виде проушин 2, и закрепленной на опорном элементе 3, установленном на корпусе ЛА, в упомянутом опорном элементе образованы основной 4 и дополнительные 5 и 6 углубления, при этом проушины лопасти и стенки углублений выполнены со скосами 7 (см. фиг.2, вид И и сечение К-К), плоскости которых расположены под углом самоторможения по отношению к оси 8 поворота лопасти, также на оси 8 между опорным элементом и проушинами лопасти размещены пружины кручения и сжатия 9 и 10, а на опорном элементе установлена дополнительная пружина кручения 11, размещенная на дополнительной оси 12, установленной параллельно оси 8 на втулке 13, имеющей фиксатор 14 в виде установочного винта, и втулке 15, на втулке 15 установлен рычаг 16, а на оси 8 размещена вилка 17, в которой установлены штифты 18, 19. Также на переднем торце каждой лопасти выполнен скос 20, плоскость которого расположена под углом самоторможения по отношению к взаимодействующим с ним штифтом 19.

В момент запуска ЛА каждая лопасть 1 из группы лопастей стабилизатора раскрывается, вращаясь на оси 8 за счет пружин 9, 10 и дополнительной пружины 11, которая передает крутящий момент через втулку 15, размещенный на втулке рычаг 16, штифты 18 и 19, установленные в вилке 17, на лопасть, и фиксируется в раскрытом положении проушинами 2 в углублениях опорного элемента 3, за счет продольного перемещения лопасти относительно оси 8 под воздействием пружин кручения-сжатия 9 и 10. В момент окончания продольного перемещения лопасти относительно оси 8 штифт 19 соскакивает с внутренней поверхности лопасти на образованный на торце проушины скос 20, тем самым блокируя лопасть в углублениях опорного элемента. Во время функционирования стабилизатора опорные поверхности проушин лопасти обминаются и обминают опорные поверхности опорного элемента, однако за счет наличия осевого усилия пружин кручения-сжатия лопасть продвигается внутрь углублений, выбирая образовавшийся люфт до момента образования на опорных поверхностях опорных площадок. В свою очередь вилка поворачивается относительно оси 8, постоянно подпирая штифтом 19 лопасть, тем самым обеспечивая безлюфтовую блокировку лопасти в углублениях опорного элемента. Также за счет применения передаточного механизма закон изменения M_кр пружины, установленной параллельно оси поворота лопасти, приобретает более пологий вид, что позволяет обеспечить полное раскрытие и фиксацию лопасти во всех ее положениях по отношению к скоростному напору.

Изобретение позволяет, не увеличивая радиальных габаритов механизмов раскрытия, фиксации и блокировки лопастей стабилизатора, а следовательно, и габаритов ЛА, обеспечить надежное раскрытие, фиксацию и блокировку лопастей стабилизатора при больших скоростных напорах, жестких габаритно-массовых и временных характеристиках, а также улучшить его аэродинамические характеристики.

Формула изобретения

1. Раскрывающийся аэродинамический стабилизатор летательного аппарата, содержащий группу лопастей, каждая из которых установлена с возможностью поворота на оси, закрепленной на опорном элементе, и снабженную приводом разворота лопасти в раскрытое положение, включающим пружины кручения и сжатия, а также механизм фиксации каждой лопасти в раскрытом положении, включающий углубление, выполненное в опорном элементе, взаимодействующее с упорным элементом корневой части лопасти, отличающийся тем, что он снабжен дополнительным приводом разворота каждой лопасти, расположенным параллельно оси вращения лопасти, и механизмом передачи крутящего момента на лопасть, соединенным с дополнительным приводом и взаимодействующим с лопастью, а также упорный элемент корневой части каждой лопасти выполнен в виде проушин, а опорный элемент выполнен с дополнительными углублениями, взаимодействующими с соответствующими проушинами, при этом проушины и стенки углублений выполнены с взаимодействующими между собой скосами, плоскости которых расположены под углом по отношению к оси поворота соответствующей лопасти.

2. Стабилизатор по п. 1, отличающийся тем, что в нем дополнительный привод разворота лопасти выполнен в виде дополнительной пружины, установленной на дополнительной оси, расположенной параллельно оси разворота лопасти на опорном элементе, размещенной на дополнительной оси втулки с фиксатором для закрепления и завода дополнительной пружины.

3. Стабилизатор по п.1, отличающийся тем, что в нем механизм передачи крутящего момента на лопасть выполнен в виде втулки, установленной на опорном элементе параллельно оси разворота лопасти, с выполненным в ней устройством фиксации дополнительного привода, с размещенным на этой втулке рычагом, установленной на оси поворота лопасти вилки, выполненной с двумя штифтами, взаимодействующими раздельно с указанным рычагом и соответственно с внутренней поверхностью лопасти.

4. Стабилизатор по п.1, отличающийся тем, что в нем на переднем торце лопасти выполнен скос, плоскость которого расположена под углом по отношению к оси поворота лопасти.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4