Результат интеллектуальной деятельности: Подвижный пилон

Изобретение относится к авиационной технике, в частности, к устройствам транспортировки авиационных грузов и предназначено для уменьшения интерференционного взаимодействия между крылом летательного аппарата (ЛА) и груза.

Известен пилон для подвески грузов (патент RU, 2059539, C1, МПК B64D 7/00, опубликовано 10.05.1996 г. www.findpatent.ru/patent/205/2059539 дата обращения 13.05.2015 г.), состоящий из неподвижной балки, закрепленной на крыле ЛА. Пилон снабжен подвижным в продольном отношении корпусом с закрепленной в нем проставкой, реверсивным электродвигателем (устройство управления перемещением подвижной части пилона), установленным на неподвижной балке, вал которого соединен с резьбовым валом, взаимодействующим с проставкой, при этом на неподвижной балке выполнены направляющие, на которые опирается подвижной корпус.

Недостатком известного устройства является ограниченный диапазон перемещения корпуса и, как следствие, недостаточный диапазон изменения интерференционных сил, действующих на подвесной груз, которые возникают вследствие взаимодействия возмущений от ЛА и самого груза и зависят от положения груза в возмущенной ЛА области [Корчемкин Н.Н., Чижов В.М. Оценки аэродинамических сил и моментов, действующих на подвески в условиях совместного полета с самолетом-носителем. Труды ЦАГИ, 1975 г., Салтыков С.Н. К расчету несущих свойств подвески под крылом летательного аппарата на числах М>1: Научно-методические материалы по аэродинамике летательных аппаратов. - Москва: ВВИА им. проф. Н.Е. Жуковского, 1985].

Техническим результатом изобретения является расширение диапазона изменения величины интерференционной подъемной аэродинамической силы Y, возникающей между крылом ЛА и грузом, при полете на различных режимах полета, в целях снижения нагрузки на силовые элементы ЛА, элементы крепления груза, увеличения дальности и продолжительности полета самолета и уменьшения массы конструкции.

Указанный технический результат достигается тем, что в подвижном пилоне, состоящем из корпуса и механизма его перемещения, корпус установлен с возможностью перемещения в горизонтальной плоскости вдоль продольной оси ЛА на направляющей, жестко закрепленной на силовом элементе крыла ЛА, а механизм перемещения корпуса пилона установлен в крыле, дополнительно введен датчик положения корпуса, выход которого соединен с бортовой системой управления ЛА, взаимодействующей с механизмом перемещения.

Сущность изобретения поясняется фиг. 1, на которой обозначены: 1 - силовой элемент крыла, 2 - направляющая, 3 - корпус, 4 - груз, 5 - механизм перемещения, 6 - датчик положения корпуса, Y - интерференционная вертикальная сила, параметр положения корпуса с грузом; и фиг. 2, на которой показана структурная схема управления подвижным пилоном, где обозначены: 7 - бортовые датчики, 8 - бортовая система управления ЛА.

Известно, что при полете ЛА с подкрыльевым грузом, на груз действуют интерференционные силы, которые возникают вследствие взаимодействия возмущений от ЛА и самого груза и зависят от положения груза в возмущенной ЛА области и от параметров режима полета ЛА (скорость и высота полета, угол атаки ЛА и т.д.). Данные интерференционные силы создают дополнительную нагрузку на силовые элементы ЛА, элементы крепления груза [Кусакин С.И. Экспериментальное исследование влияния крыла самолета-носителя на аэродинамические характеристики подвесных грузов при сверхзвуковых скоростях набегающего потока. Труды ЦАГИ 1981 г.; Верещиков Д.В., Салтыков С.Н. Особенности аэродинамики и динамики полета самолета с внешними подвесками при сверхзвуковых скоростях полета: Монография. - Воронеж: ВАИУ, 2010. 191 с.].

В известном устройстве диапазон перемещения корпуса с грузом ограничен длиной пилона, тем самым компенсация интерференционных сил происходит в недостаточном диапазоне.

В предлагаемом изобретении решается вопрос расширения диапазона компенсации интерференционных сил.

Предлагается внедрение в конструкцию крыла ЛА подвижного пилона, имеющего возможность перемещения груза 4 вдоль хорды крыла, тем самым изменять величину интерференционных сил Y, действующих на груз 4. Подвижный пилон состоит из корпуса 3 и механизма его перемещения 5, корпус 3 установлен с возможностью перемещения в горизонтальной плоскости вдоль продольной оси ЛА на направляющей 2, жестко закрепленной на силовом элементе 1 крыла ЛА, а механизм перемещения 5 корпуса 3 пилона установлен в крыле, дополнительно введен датчик положения корпуса 6, выход которого соединен с бортовой системой управления 8 ЛА, взаимодействующей с механизмом перемещения 5. При полете ЛА с грузом 4, в бортовую систему управления 8 ЛА поступают сигналы с бортовых датчиков 7, параметров режима полета ЛА (скорость и высота полета, угол атаки и т.д., и датчика положения корпуса пилона 6). В зависимости от поступающих данных, бортовая система управления 8 ЛА по заранее внесенным в нее алгоритмам определяет оптимальное положение корпуса 3 с грузом 4, при котором интерференционные силы Y, действующие на груз 4, будут минимальны, и на основании разности между оптимальным положением корпуса 3 с грузом 4 и их текущем положении, определяемым датчиком положения корпуса 6, бортовая система управления 8 ЛА формирует команды управления. По этим командам механизм перемещения 5 обеспечивает перемещение корпуса 3 с грузом 4 в заданное положение, тем самым минимизируются интерференционные силы Y.

На силовом элементе крыла 1 неподвижно закреплена направляющая 2, она обеспечивает перемещение корпуса 3, направляющая 2 может быть выполнена в виде направляющих качения [ГОСТ 27123-86 www.standartgost.ru/g/ГОСТ 27123-86, дата обращения 13.05.2015 г.]. Корпус 3 установлен на направляющей 2 и имеет возможность перемещения по ней, также к корпусу 3 крепится груз 4. Механизм перемещения 5 установлен в крыле, он обеспечивает перемещение корпуса 3 совместно с грузом 4 по направляющей 2, механизм перемещения 5 может быть выполнен в виде цилиндрического червячного редуктора или передачи зубчатой реечной [ГОСТ 27701-88 www.standartgost.ru/g/ГОСТ 27701-88, ГОСТ 10242-81 www.standartgost.ru/g/ГОСТ 10242-81, дата обращения 13.05.2015 г.], он соединен с бортовой системой управления ЛА. Датчик положения корпуса 6 установлен на направляющей 2, он предназначен для определения текущего положения корпуса 3 с грузом 4, он может быть выполнен в виде лазерного дальномера [патент RU, 2339909, C1, МПК G01C 3/08, опубликовано 27.11.2008 г. www.findpatent.ru/patent/233/2339909, дата обращения 13.05.2015 г.]. Выход датчика положения корпуса 6 соединен с бортовой системой управления ЛА.

Подвижный пилон работает следующим образом:

В бортовую систему управления 8 ЛА поступают сигналы с бортовых датчиков 7, определяющие параметры режима полета ЛА (скорость и высота полета, угол атаки и т.д.), и данные с датчика положения корпуса 6. Оптимальное положение корпуса 3 с грузом 4 определяется в зависимости от параметров режима полета бортовой системой управления 8. Определение оптимального положения корпуса 3 с грузом 4 может быть выполнено, например, по алгоритмам, изложенным в статье С.Н. Салтыкова, Д.В. Верещикова, И.К. Макарова, А.П. Тупицына «Проблемы сверхзвуковой интерференции в системе «ЛА-АСП» и способы их решения» Всероссийская НПК «Академические Жуковские чтения» 25-27 ноября 2014 г. (г. Воронеж). На основании разности между оптимальным положением корпуса 3 с грузом 4 в их текущем положении (параметр фиг. 1), определяемом датчиком положения корпуса 6, бортовая система управления 8 ЛА формирует команды управления, которые поступают в механизм перемещения 5. Корпус 3 с грузом 4 перемещается по направляющей 2 в оптимальное положение. Это обеспечивает минимизацию интерференционных сил Y и, тем самым достигается указанный технический результат.