RU210693U1 - AILERON CONTROL GEAR WITH FLEXIBLE WING COVERING - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области проектирования летательных аппаратов и управляющих аэродинамических поверхностей и может быть использована для создания элерона с гибкой обшивкой крыла воздушного судна, которое имеет лучшие аэродинамические характеристики и более высокую надежность по сравнению с крылом традиционной компоновки. Устройство содержит кессон, стрингеры, элерон, состоящий из двух отдельных секций, имеющих независимые оси вращения, обоими концами прикрепленные к неподвижным нервюрам крыла, роликовый механизм сцепления верхней и нижней секций нервюр, стандартную обшивку крыла и пару листов гибкой обшивки. Контур обшивки крыла имеет разрыв элерона только на хвостовой части профиля крыла. Количество подвижных элементов механизма управления значительно меньше, чем у аналогов, механизм активации элерона основан на применении стандартной тяговой кинематики органов управления воздушным судном. Технический результат - улучшение конструкции крыла воздушного судна за счет создания механизма управления элероном с гибкой обшивкой крыла, что приведет к улучшению аэродинамического качества, повышению надежности и топливной эффективности воздушного судна.The utility model relates to the design of aircraft and control aerodynamic surfaces and can be used to create an aileron with a flexible covering of an aircraft wing, which has better aerodynamic characteristics and higher reliability compared to a conventional wing. The device contains a caisson, stringers, an aileron consisting of two separate sections having independent axes of rotation, attached to the fixed wing ribs at both ends, a roller clutch mechanism for the upper and lower sections of the ribs, a standard wing skin and a pair of flexible skin sheets. The contour of the wing skin has a break in the aileron only on the tail section of the wing profile. The number of moving elements of the control mechanism is much less than that of analogues, the aileron activation mechanism is based on the use of standard traction kinematics of the aircraft controls. EFFECT: improvement of the aircraft wing structure due to the creation of an aileron control mechanism with a flexible wing skin, which will lead to an improvement in the aerodynamic quality, an increase in the reliability and fuel efficiency of the aircraft.

Description

Полезная модель относится к области проектирования летательных аппаратов и управляющих аэродинамических поверхностей. Может быть использована для создания крыла воздушного судна с гибкой обшивкой, которое имеет лучшие аэродинамические характеристики и более высокую надежность.The utility model relates to the design of aircraft and control aerodynamic surfaces. Can be used to create a flexible skin aircraft wing that has better aerodynamic performance and higher reliability.

В настоящее время имеются модели адаптивных аэродинамических поверхностей и механизмов управления ими, недостатком которых является наличие большого количества подвижных элементов с повышенной вероятностью отказов. При этом концепция гибкой обшивки реализуется не в полном объеме.At present, there are models of adaptive aerodynamic surfaces and their control mechanisms, the disadvantage of which is the presence of a large number of moving elements with an increased probability of failures. At the same time, the concept of flexible skin is not fully implemented.

Известно техническое устройство - адаптивное крыло, которое содержит лонжероны; нервюры с гибкими задними кромками из жестких звеньев и приводы; неподвижные стрингеры, закрепленные на участках нервюр; гибкую обшивку крыла самолета, закрепленную на внешних поверхностях лонжерона; нервюр; неподвижных и подвижных стрингеров [патент РФ №RU 2557581, С1 МПК В64С 3/48, 2015].Known technical device - adaptive wing, which contains spars; ribs with flexible trailing edges made of rigid links and drives; fixed stringers attached to the sections of the ribs; a flexible aircraft wing skin attached to the outer surfaces of the spar; ribs; fixed and movable stringers [RF patent No. RU 2557581, C1 MPK V64S 3/48, 2015].

Недостатками данного технического устройства является то, что происходит отклонение части элерона, а не всей аэродинамической поверхности, что при выполнении маневров требует значительных усилий и углов отклонения; механизм невозможно использовать на любых аэродинамических поверхностях; возможно разрушение обшивки, выполненной из композитного материала, под действием набегающего потока из-за недостаточно надежного крепления обшивки к подвижным элементам.The disadvantages of this technical device is that part of the aileron is deflected, and not the entire aerodynamic surface, which, when performing maneuvers, requires significant effort and deflection angles; the mechanism cannot be used on any aerodynamic surfaces; it is possible to destroy the skin made of composite material under the action of the oncoming flow due to insufficiently reliable fastening of the skin to the moving elements.

Известно техническое решение - адаптивная аэродинамическая поверхность, которая содержит панель, включающую сегменты профиля и механизм преобразования профиля из звеньев, соединенных в цепь с помощью нескольких видов зацепления и рычажного механизма [патент RU 2657062 С1 №2657062 С1 МПК В64С 3/48, 2018].A technical solution is known - an adaptive aerodynamic surface, which contains a panel that includes profile segments and a mechanism for converting a profile from links connected into a chain using several types of engagement and a lever mechanism [patent RU 2657062 C1 No. 2657062 C1 IPC V64S 3/48, 2018].

Недостатками данного технического решения является большое количество подвижных элементов и стыков между элементами конструкции; отсутствие пространства для размещения силовых элементов и топливных баков.The disadvantages of this technical solution is a large number of moving elements and joints between structural elements; lack of space to accommodate power elements and fuel tanks.

Наиболее близким по технической сущности является адаптивное крыло [патент RU 2652536 С1 МПК В64С 3/48, 2018] содержащее кессон, стрингеры, хвостовую часть, силовые приводы для деформации хвостовой части, которая включает каркас, состыкованный с центральным кессоном. Аэродинамическая поверхность крыла образована армированными эластомерными панелями, связанными с каркасом и размещенными на участках стыка звеньев крыла. Панели и поверхность кессона покрыты эластичной пленкой. Хвостовая часть выполнена в виде совокупности нервюр с гибкими кромками, связанных стержневыми элементами. Стрингеры установлены параллельно кессону и закреплены на соответствующих участках нервюр. Силовые приводы закреплены на кессоне.The closest in technical essence is an adaptive wing [patent RU 2652536 C1 MPK V64S 3/48, 2018] containing a caisson, stringers, a tail section, power drives for deformation of the tail section, which includes a frame docked with a central caisson. The aerodynamic surface of the wing is formed by reinforced elastomer panels connected to the frame and placed at the junction areas of the wing links. The panels and the surface of the caisson are covered with an elastic film. The tail section is made in the form of a set of ribs with flexible edges connected by rod elements. Stringers are installed parallel to the caisson and fixed on the corresponding parts of the ribs. Power drives are fixed on the caisson.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата, при использовании устройства, принятого за прототип, относится то, что крепление силового привода имеет малое плечо относительно оси вращения первой секции элерона, что требует значительных усилий для приведения механизма в движение и повышает требования к креплению тяги и выбору материалов, используемых в нервюрах, не решается проблема реализации гибкой обшивки, работа предложенного механизма приводит к деформации обшивки, снижению ее ресурса и ограничению хода механизма. Недостатком является большое количество подвижных элементов, что повышает требования к отказоустойчивости механизма. В качестве обшивки используется эластомерные панели, что не является распространенной практикой в авиации.The reasons hindering the achievement of the technical result indicated below, when using the device adopted as a prototype, include the fact that the power drive mount has a small arm relative to the axis of rotation of the first section of the aileron, which requires significant efforts to set the mechanism in motion and increases the requirements for fastening the thrust and the choice of materials used in the ribs, the problem of implementing a flexible skin is not solved, the operation of the proposed mechanism leads to deformation of the skin, reducing its resource and limiting the movement of the mechanism. The disadvantage is a large number of moving parts, which increases the requirements for the fault tolerance of the mechanism. Elastomeric panels are used as skin, which is not a common practice in aviation.

Технической проблемой полезной модели является создание механизма управления элероном с гибкой обшивкой крыла самолета, позволяющего использовать гибкую обшивку для создания единой, неразрывной линии профиля крыла.The technical problem of the utility model is the creation of an aileron control mechanism with flexible aircraft wing skin, which makes it possible to use flexible skin to create a single, inseparable line of the wing profile.

Техническим результатом полезной модели является улучшение конструкции крыла воздушного судна за счет создания механизма управления элероном с гибкой обшивкой крыла, что приведет к улучшению аэродинамического качества, повышению надежности и топливной эффективности воздушного судна.The technical result of the utility model is to improve the design of an aircraft wing by creating an aileron control mechanism with a flexible wing skin, which will improve the aerodynamic quality, increase the reliability and fuel efficiency of the aircraft.

Указанный технический результат достигается тем, что механизм управления элероном с гибкой обшивкой крыла содержит кессон, стрингеры, элерон, нервюра элерона состоит из двух отдельных секций, имеющих независимые оси вращения, обоими концами прикрепленные к неподвижным нервюрам крыла, причем в верхней секции нервюры выполнен профилированный разрез в виде сектора, роликовый механизм сцепления верхней и нижней секций нервюр, стандартную обшивку крыла и пару листов гибкой обшивки. Контур обшивки крыла имеет разрывом элерона только на хвостовой части профиля крыла. При этом количество подвижных элементов механизма управления значительно меньше, чем у аналогов, а механизм активации элерона основан на применении стандартной тяговой кинематики органов управления воздушным судном.The specified technical result is achieved by the fact that the aileron control mechanism with flexible wing skin contains a caisson, stringers, aileron, the aileron rib consists of two separate sections having independent axes of rotation, both ends attached to the fixed ribs of the wing, and a profiled cut is made in the upper section of the rib in the form of a sector, a roller clutch mechanism for the upper and lower sections of the ribs, a standard wing skin and a pair of flexible skin sheets. The contour of the wing skin has a break of the aileron only on the tail section of the wing profile. At the same time, the number of moving elements of the control mechanism is much less than that of analogues, and the aileron activation mechanism is based on the use of standard traction kinematics of aircraft controls.

Сущность полезной модели поясняется чертежом.The essence of the utility model is illustrated by the drawing.

Тяга 1 управления элероном передает усилие на нижнюю секцию 2 элерона, которая вращается на оси 3. Ось 3 прикреплена к неподвижным нервюрам 7 крыла. Нижняя секция 2 нервюры элерона имеет крепление для роликового механизма 4. Нижняя секция 2 нервюры элерона механически связана с верхней секцией 5 нервюры элерона через роликовый механизм 4. Верхняя секция 5 нервюры элерона имеет профилированное отверстие под роликовый механизм 4, что позволяет при отклонении элерона двум секциям нервюры быть в зацеплении друг с другом. Верхняя секция 5 нервюры элерона насажена на ось 6, которая обоими концами прикреплена к неподвижным нервюрам 7 крыла. Гибкая обшивка крыла крепится к верхней секции 5 и нижней секции 2 нервюры по отдельности и внахлест на кессон, имея жесткое закрепление как на кессон, так и на нервюры. К неподвижной нервюре 7 крыла и нижней секции нервюры 2 элерона крепится лист гибкой обшивки крыла. Другой лист гибкой обшивки крыла крепится к верхней секции 5 нервюры элерона и неподвижной нервюре 7 крыла. Таким образом, обшивка образует непрерывную поверхность профиля с разрывом в хвостовой части элерона.The aileron control rod 1 transmits force to the lower aileron section 2, which rotates on the axis 3. The axis 3 is attached to the fixed ribs 7 of the wing. The lower section 2 of the aileron rib has a mount for the roller mechanism 4. The lower section 2 of the aileron rib is mechanically connected to the upper section 5 of the aileron rib through the roller mechanism 4. The upper section 5 of the aileron rib has a profiled hole for the roller mechanism 4, which allows for two sections when the aileron is deflected ribs to be engaged with each other. The upper section 5 of the aileron rib is mounted on the axis 6, which is attached at both ends to the fixed ribs 7 of the wing. The flexible wing skin is attached to the upper section 5 and the lower section 2 of the rib separately and overlapped on the caisson, having a rigid fastening both on the caisson and on the ribs. A sheet of flexible wing skin is attached to the fixed rib 7 of the wing and the lower section of the rib 2 of the aileron. Another sheet of flexible wing skin is attached to the upper section 5 of the aileron rib and the fixed rib 7 of the wing. Thus, the skin forms a continuous profile surface with a break in the tail section of the aileron.

Хвостовая часть элерона состоит из трех нервюр и обшивки. Деление элерона на две части с отдельной осями вращения для нижней и верхней секции позволяет исключить излишнюю деформацию обшивки, что продляет ее ресурс. Внутренняя часть каждой секции гладкая, чтобы секции могли плотно прижиматься друг к другу, не создавая зазоров, и при этом свободно скользили друг относительно друга при отклонении всего элерона в целом.The tail of the aileron consists of three ribs and skin. The division of the aileron into two parts with separate axes of rotation for the lower and upper sections eliminates excessive deformation of the skin, which prolongs its service life. The inside of each section is smooth so that the sections can be pressed tightly against each other without creating gaps, and at the same time slide freely relative to each other when the entire aileron is deflected as a whole.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

Тяга 1 от механизма управления элероном воспринимает тянуще-толкающие усилия от тяги управления воздушного судна и передает усилие на нижнюю секцию 2 нервюры элерона, которая вращается на оси 3, прикрепленной обоими концами к неподвижным нервюрам 7 крыла. Данная связь позволяет нижней части 2 нервюры элерона совершать вращательное движение и отклонять элерон вверх или вниз при управляющих воздействиях на тягу 1. Ось вращения 6 верхней секции 5 элерона находится максимально близко к верхней поверхности крыла. Роликовый механизм 4 сцепляет верхнюю 5 и нижнюю часть 2 нервюры элерона между собой, создавая кинематическую пару. Роликовый механизм 4 перемещается по профилированному разрезу в виде сектора в верхней части 5 нервюры, выполняющему роль направляющей для роликового механизма, что приводит к сцеплению нижней 2 и верхней части 5 нервюры при отклонении элерона. Обе секции нервюр элерона при управляющем воздействии от тяги 1 двигаются синхронно, так как верхняя часть 5 нервюры элерона находится на оси 6, прикрепленной к неподвижным нервюрам 7 крыла. Верхняя секция 5 элерона соединена участком гибкой обшивки с верхней поверхностью крыла таким образом, что место сгиба находится над осью вращения 6 верхней секции 5 элерона. Аналогично крепится нижняя секция 2 элерона, соединенная гибкой обшивкой с нижней поверхностью крыла. Гибкая обшивка образует непрерывную поверхность с разрывом в хвостовой части элерона, и при отклонении элерона вверх или вниз происходит сгибание обшивки в зоне осей 3 и 6.The rod 1 from the aileron control mechanism perceives push-and-pull forces from the aircraft control rod and transmits the force to the lower section 2 of the aileron rib, which rotates on the axis 3 attached at both ends to the fixed ribs 7 of the wing. This connection allows the lower part 2 of the aileron rib to perform rotational movement and deflect the aileron up or down under control actions on the thrust 1. The axis of rotation 6 of the upper section 5 of the aileron is as close as possible to the upper surface of the wing. The roller mechanism 4 couples the upper 5 and lower part 2 of the aileron rib to each other, creating a kinematic pair. The roller mechanism 4 moves along a profiled section in the form of a sector in the upper part 5 of the rib, which acts as a guide for the roller mechanism, which leads to the engagement of the lower 2 and upper part 5 of the rib when the aileron is deflected. Both sections of the aileron ribs under the control action from the rod 1 move synchronously, since the upper part 5 of the aileron rib is located on the axis 6 attached to the fixed ribs 7 of the wing. The upper section 5 of the aileron is connected by a section of flexible skin to the upper surface of the wing in such a way that the bend is located above the axis of rotation 6 of the upper section 5 of the aileron. Similarly, the lower section 2 of the aileron is attached, connected by a flexible skin to the lower surface of the wing. The flexible skin forms a continuous surface with a break in the tail of the aileron, and when the aileron is deflected up or down, the skin is bent in the area of axes 3 and 6.

Особенностью механизма управления крыла с гибкой обшивкой элерона является более плавное изменение профиля крыла при воздействии управляющих усилий, что позволит при небольших углах отклонения элерона сохранить ламинарный характер обтекания за счет устранения щели в местах излома верхней поверхности крыла и местного отрыва потока в месте сочленения элемента механизации с крылом, снизить аэродинамическое сопротивление и расход топлива, защитить от скопления снежно-ледяных отложений в механизме в условиях атмосферных осадков во время стоянки воздушного судна.A feature of the wing control mechanism with flexible aileron skin is a smoother change in the wing profile under the influence of control forces, which will allow, at small aileron deflection angles, to maintain the laminar nature of the flow by eliminating the gap at the break points of the upper surface of the wing and local separation of the flow at the junction of the mechanization element with wing, reduce aerodynamic drag and fuel consumption, protect against the accumulation of snow and ice deposits in the mechanism in the conditions of precipitation during the parking of the aircraft.

Механизм не имеет электронных компонентов, для работы не требуется дополнительных устройств. Конструкция проста и технически реализуема, не требует сложных производственных технологий. Использование стандартной проводки управления позволит внедрить данное решение на существующие воздушные суда без значительных доработок за счет интегрирования в имеющуюся конструкцию крыла. Предлагаемое устройство для управления крылом с гибким элероном позволяет реализовать гибкую обшивку и при этом сохранить полезное пространство внутри крыла.The mechanism has no electronic components, no additional devices are required for operation. The design is simple and technically feasible, does not require complex production technologies. The use of standard control wiring will allow this solution to be implemented on existing aircraft without significant modifications due to integration into the existing wing structure. The proposed device for controlling a wing with a flexible aileron allows you to implement a flexible skin and at the same time save usable space inside the wing.

Возможность реализации полезной модели заключается в упрощении конструкции крыла воздушного судна, которое без больших затрат и существенного изменения массы и габаритов самолета приведет к улучшению аэродинамического качества, улучшит продольную балансировку самолета, повысит топливную эффективность.The possibility of implementing the utility model consists in simplifying the design of the aircraft wing, which, without high costs and significant changes in the mass and dimensions of the aircraft, will lead to an improvement in the aerodynamic quality, improve the longitudinal balancing of the aircraft, and increase fuel efficiency.

Claims (1)

Механизм управления элероном с гибкой обшивкой крыла, содержащий кессон, хвостовую часть в виде нервюр, отличающийся тем, что нервюра элерона состоит из двух отдельных секций, имеющих независимые оси вращения, роликовый механизм сцепления верхней и нижней секций нервюр элерона, причем в верхней секции нервюры выполнен профилированный разрез в виде сектора, пару листов гибкой обшивки крыла и элерона.Aileron control mechanism with flexible wing skin, containing a caisson, a tail section in the form of ribs, characterized in that the aileron rib consists of two separate sections having independent rotation axes, a roller clutch mechanism for the upper and lower sections of the aileron ribs, and in the upper section of the rib is made a profiled section in the form of a sector, a pair of sheets of flexible wing and aileron skin.

Images