Стенд для натурных испытаний летательного аппарата

 

Изобретение относится к авиации. Стенд содержит основание и устройство для вывешивания испытуемого летательного аппарата (ЛА) над основанием. Последнее выполнено в виде опоры, одним концом прикрепленной к основанию, а другим концом с помощью двухстепенного шарнира соединенной со средней частью рычага. ЛА установлен в раме, охватывающей его по периметру в горизонтальной плоскости с возможностью качания в вертикальной плоскости вокруг горизонтальной оси, перпендикулярной плоскости симметрии ЛА. Рама закреплена с помощью второй пары цапф на концах скобы с возможностью качания вокруг продольной оси ЛА. Скоба закреплена на одном конце упомянутого рычага при помощи гибкой связи, расположенной на вертикальной оси ЛА, проходящей через центр его тяжести. На другом конце этого рычага закреплен груз, выполненный уравновешивающим рычаг с закрепленными на нем вышеупомянутыми скобой и рамой. На опоре шарнирно закреплен предохранительный упор, кинематически или электромеханически связанный с рамой, скобой и ЛА, ограничивающий угол качания рычага. Предложенное устройство направлено на повышение эффективности проведения натурных испытаний и обучения экипажей. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области авиации, а более конкретно к конструкциям стендов для проведения натурных испытаний летательных аппаратов тяжелее воздуха, например самолетов вертикального взлета и посадки и вертолетов, а также для обучения пилотов и экипажей таких летательных аппаратов. Кроме того, возможно использование такого стенда в качестве паркового оборудования для массовых развлечений и в шоу-программах.

Известны различные конструкции стендов для проведения натурных испытаний летательных аппаратов тяжелее воздуха, например самолета вертикального взлета и посадки (СВВП) модели "МИРАЖ-БАЛЬЗАК" французской фирмы "ДАССО" (см. кн. Э. Цихош. "Сверхзвуковые самолеты". М., "Мир", 1983, с. 111, рис. 1.54), содержащий основание (площадку), на которой устанавливается испытуемый образец самолета, устройство для фиксации самолета на основании (для вывешивания самолета над площадкой), выполненное в виде трособлочной системы, к которой прикреплен самолет носовой частью фюзеляжа и основными стойками шасси.

Такая конструкция фиксирующего устройства позволяет самолету за счет слабины тросов подниматься на небольшую высоту и совершать небольшие наклоны (повороты) вокруг всех осей.

В то же время при натяжении тросов подъем и эволюции самолета прекращаются.

При этом в случае отказа даже части двигателей или элементов системы управления возможно падение и даже опрокидывание самолета, причем тросы только ограничивают высоту падения.

По причине ограниченности перемещений на подобном стенде не могут быть отработаны переходные режимы полета, а следовательно, не могут быть проведены ни полноценные летные испытания СВВП, ни обучение полету на нем. Кроме того, такой стенд не обеспечивает безопасности выполнения этих действий.

Наиболее близкой к заявляемой конструкции стенда для натурных испытаний летательного аппарата по технической сущности и достигаемому результату от ее использования является конструкция стенда для проведения натурных испытаний летательного аппарата СВВП модели ЯК-141 (см. статью Л. Берне "ЯК-141 - сверхзвуковая вертикалка", "КРЫЛЬЯ РОДИНЫ", 1994, N 5, стр. 2), содержащего основание, над которым с помощью устройства для вывешивания, выполненного в виде трехопорной штанговой конструкции, устанавливается проходящий испытания самолет. При этом штанги оснащены тензодатчиками, которые обеспечивают замеры усилий по всем трем осям самолета при работе силовой установки и струйных рулей.

На этом стенде можно получить данные по растеканию горячих струй от подъемных и подъемно-маршевого двигателей и отработать защиту самолета и двигателей от их попадания. Самолету можно придавать ожидаемые эксплуатационные углы по крену и тангажу, что позволяет оценить все критические режимы работы силовой установки.

Испытания самолета на этом стенде обеспечивают полную безопасность, однако ограничение подвижности самолета в то же время не позволяет обеспечить ни проведение полноценных натурных летных испытаний, ни полноценное обучение полету на СВВП.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение эффективности проведения натурных испытаний летательных аппаратов тяжелее воздуха, например самолетов вертикального взлета и посадки или вертолетов, а также повышение эффективности обучения пилотов и экипажей таких летательных аппаратов.

Данная задача решается с помощью технического результата от использования заявленного изобретения, заключающегося в практическом исключении большинства технических ограничений на проведение испытаний или тренировок при обеспечении их полной безопасности.

Указанный результат достигается тем, что в известном стенде для натурных испытаний летательного аппарата, содержащем основание и устройство для вывешивания испытуемого летательного аппарата над основанием, устройство для вывешивания испытуемого летательного аппарата над основанием выполнено в виде опоры, одним концом прикрепленной к основанию, а другим концом с помощью двухстепенного шарнира соединенной со средней частью рычага, при этом летательный аппарат установлен в раме, охватывающей его по периметру в горизонтальной плоскости, на первой паре цапф с возможностью качания в вертикальной плоскости вокруг горизонтальной оси, перпендикулярной плоскости симметрии летательного аппарата, при этом рама закреплена с помощью второй пары цапф на концах скобы с возможностью качания вокруг продольной оси летательного аппарата, причем скоба закреплена на одном конце упомянутого рычага при помощи гибкой связи, расположенной на вертикальной оси летательного аппарата, проходящей через центр его тяжести, а на другом конце этого рычага закреплен груз, выполненный уравновешивающим рычаг с закрепленными на нем вышеупомянутыми скобой и рамой, при этом на опоре шарнирно закреплен предохранительный упор, кинематически или электромеханически связанный с рамой, скобой и летательным аппаратом и выполненный ограничивающим угол качания рычага, причем регулировка положения предохранительного упора задается его приводом в зависимости от углов качания летательного аппарата в раме и рамы в скобе.

Кроме того, эффективность работы предлагаемого стенда можно повысить путем ограничения углов качания летательного аппарата в раме и рамы в скобе с помощью гибких связей переменной длины.

Введение в конструкцию стенда дополнительных элементов, а также особое выполнение и размещение уже имеющихся и вновь введенных элементов позволяют проводить натурные испытания летательных аппаратов тяжелее воздуха и обучение полету на них с обеспечением полной безопасности вне зависимости от положения испытуемого летательного аппарата в пространстве путем исключения контакта летательного аппарата с землей.

Заявляемое изобретение пояснено чертежами, на которых: - на фиг. 1 показан общий вид предлагаемого стенда; - на фиг. 2 показано в увеличенном виде место крепления рычага к опоре для демонстрации работы предохранительного упора.

Предлагаемый стенд для натурных испытаний летательного аппарата содержит основание 1 и устройство для вывешивания испытуемого летательного аппарата 2 над основанием 1.

Устройство для вывешивания испытуемого летательного аппарата 2 над основанием 1 выполнено в виде опоры 3, одним концом прикрепленной к основанию 1, а другим концом с помощью двухстепенного шарнира 4 соединенной со средней частью рычага 5.

Летательный аппарат 2 установлен в раме 6, охватывающей его по периметру в горизонтальной плоскости, на первой паре цапф 7, 8 с возможностью качания в вертикальной плоскости вокруг горизонтальной оси "Y", перпендикулярной плоскости симметрии летательного аппарата 2, при этом рама 6 закреплена с помощью второй пары цапф 9, 10 на концах скобы 11 с возможностью качания вокруг продольной оси "X" летательного аппарата 2. Угол качания летательного аппарата 2 в раме 6 ограничен гибкой связью 12, а углы качания рамы 6 в скобе 11 - гибкими связями 13 и 14. При этом скоба 11 закреплена на одном конце упомянутого рычага 5 при помощи гибкой связи 15, расположенной на вертикальной оси "Z" летательного аппарата 2, проходящей через центр его тяжести, а на другом конце рычага 6 закреплен груз 16, выполненный уравновешивающим рычаг 5 с закрепленным на нем вышеупомянутыми скобой 11 и рамой 6, при этом на опоре 3 шарнирно закреплен предохранительный упор 17, кинематически или электромеханически связанный с рамой 6, скобой 11 и летательным аппаратом 2 и выполненный ограничивающим угол качания рычага 5, причем регулировка положения предохранительного упора 17 задается его приводом 18 в зависимости от углов качания летательного аппарата 2 в раме 6 и рамы 6 в скобе 11.

Эксплуатация предлагаемого стенда осуществляется следующим образом: Режим 1. "ПОДЛЕТ" На начальном этапе испытаний летательного аппарата 2 или обучения полетам с помощью такой модели целесообразно выполнять так называемые "подлеты" - т. е. подъемы на некоторую высоту, висение с определенными эволюциями (например, наклоны на нос или хвост, с крыла на крыло, вращение по горизонту, посадка). При этом должна обеспечиваться практически полная свобода перемещений летательного аппарата 2 в ограничениях, задаваемых лишь длинами гибких связей 12, 13, 14, 15. Длины этих связей можно регулировать, что в сочетании с соответствующим управлением положением предохранительного упора 17 исключает контакт любых частей летательного аппарата 2 с поверхностью основания 1 при всех случаях отказа силовой установки летательного аппарата 2 и его системы управления, а также при всех, даже самых грубых ошибках пилотирования. Некоторое увеличение моментов инерции летательного аппарата 2 за счет присоединенных масс рамы 6 и скобы 11 может быть легко учтено испытательным оборудованием и не помещает отработке навыков управления летательным аппаратом 2.

Режим 2. ПОЛЕТ".

Предлагаемый стенд обеспечивает возможность (при проведении испытаний летательного аппарата 2 или при обучении полетам на нем) выполнения в том числе и переходных режимов (например, для самолета вертикального взлета и посадки - от вертикального взлета к горизонтальному полету, затем собственно горизонтальный полет, после чего - переход в режим висения и посадки).

При появлении горизонтальной составляющей скорости полета летательного аппарата 2 он начинает движение по кругу с центром вращения на оси "h" опоры 3. При этом скоба 11 и гибкая связь 15 наклоняются от вертикали, увеличивая радиус окружности, по которой движется летательный аппарат 2. Наибольшая скорость горизонтального движения определяется допустимой перегрузкой, действующей на пилота. Следует отметить то, что конструкция стенда обеспечивает практически полную свободу эволюций летательного аппарата 2 вокруг его осей и только скорость полета и границы выполнения переходных режимов по высоте будут определяться суммарной длиной рычага 5, гибкой связи 15 и скобы 11. Так же, как и в режиме подлета, на режиме полета длины гибких связей 12, 13, 14, соответствующее управление положением предохранительного упора 17, а также высокая суммарная энергоемкость всей системы подвески летательного аппарата 2: рычага 5, гибких связей 12, 13, 14, 15, скобы 11 и рамы 6 исключают контакт любых частей летательного аппарата 2 с поверхностью основания 1 при всех случаях отказа силовой установки летательного аппарата 2 и его системы управления, а также при всех, даже самых грубых ошибках пилотирования.

Использование предлагаемого изобретения позволяет: 1. Обеспечить полную безопасность испытательных и учебных полетов летательного аппарата (в первую очередь самолета вертикального взлета и посадки, а также вертолета), проводимых на стенде предлагаемой конструкции.

2. Обеспечить полную сохранность оборудования стенда, включая летательный аппарат.

3. Существенно снизить стоимость и время проведения испытаний новых летательных аппаратов.

3. Значительно уменьшить стоимость обучения полету на летательном аппарате тяжелее воздуха, преимущественно на самолете вертикального взлета и посадки, а также на вертолете, в т.ч. за счет обеспечения возможности использования летательных аппаратов, выработавших свой летный гарантийный ресурс.

Формула изобретения

1. Стенд для натурных испытаний летательного аппарата, содержащий основание и устройство для вывешивания испытуемого летательного аппарата над основанием, отличающийся тем, что в нем устройство для вывешивания испытуемого летательного аппарата над основанием выполнено в виде опоры, одним концом прикрепленной к основанию, а другим концом с помощью двухстепенного шарнира соединенной со средней частью рычага, при этом летательный аппарат установлен в раме, охватывающей его по периметру в горизонтальной плоскости, на первой паре цапф с возможностью качания в вертикальной плоскости вокруг горизонтальной оси, перпендикулярной плоскости симметрии летательного аппарата, при этом рама закреплена с помощью второй пары цапф на концах скобы с возможностью качания вокруг продольной оси летательного аппарата, причем скоба закреплена на одном конце упомянутого рычага при помощи гибкой связи, расположенной на вертикальной оси летательного аппарата, проходящей через центр его тяжести, а на другом конце этого рычага закреплен груз, выполненный уравновешивающим рычаг с закрепленными на нем вышеупомянутыми скобой и рамой, при этом на опоре шарнирно закреплен предохранительный упор, кинематически или электромеханически связанный с рамой, скобой и летательным аппаратом и выполненный ограничивающим угол качания рычага, причем регулировка положения предохранительного упора задается его приводом в зависимости от углов качания летательного аппарата в раме и рамы в скобе.

2. Стенд по п.1, отличающийся тем, что углы качания летательного аппарата в раме и рамы в скобе ограничены гибкими связями переменной длины.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2