RU2599677C1

RU2599677C1 - Spreading aerodynamic surface

Info

Publication number: RU2599677C1
Application number: RU2015132253/03A
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Михайлович Камшилин
Priority date: 2015-08-03
Filing date: 2015-08-03
Publication date: 2016-10-10

Abstract

FIELD: aviation.

SUBSTANCE: invention relates to aircraft engineering, specifically to spreading aerodynamic surfaces of aircraft. Spreading aerodynamic surface comprises joined root and spreading part. Root part is fixed on rotary axis of spreading aerodynamic surface and comprises, installed and connected by axis connecting rod and piston. Connecting root is arranged to turn relative to axis. Piston is configured for back-and-forth movement along rotation axis. Root and spreading parts are connected by links, one of which is central and is connected with connecting rod by axis, and others are located on both sides from it. Links are arranged to turn on axes perpendicular to rotation axis and parallel to chord of aerodynamic surface.

EFFECT: provides for unfolding at high aerodynamic loads in minimal time with minimal layout characteristics.

1 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к авиационной технике, а именно к раскладываемым (несущим и управляющим) аэродинамическим поверхностям летательных аппаратов.The invention relates to aeronautical engineering, namely, to the folding (bearing and controlling) aerodynamic surfaces of aircraft.

Известно изобретение под названием «Механизм складывания рулей управляемой ракеты», патент РФ №2400695, МПК F42B 10/20, опубл. 2010 г., в котором описана аэродинамическая поверхность, содержащая соединенные корневую и раскладываемую части, корневая часть содержит соединенные шатун и поршень. Для работы устройства раскладывания и фиксации аэродинамической поверхности в корпусе выполнены отверстия и пазы. В отверстие корпуса вставлен штуцер, соединение корпуса и штуцера резьбовое. С другим концом штуцера соединена воздушная магистраль пневмосистемы летательного аппарата. Отверстие соединено с цилиндрической рабочей камерой, расположенной вдоль плоскости симметрии аэродинамической поверхности перпендикулярно продольной оси летательного аппарата. В рабочей камере расположен поршень с возможностью перемещения вдоль оси рабочей камеры. В состав поршня входит проушина, жестко соединенная с основной частью поршня с помощью, например, резьбового соединения. Для обеспечения герметичности в рабочей камере на поршне и в корпусе в верхней части камеры расположены резиновые и уплотнительные кольца.The invention is known as the “Mechanism of folding rudders of guided missiles”, RF patent No. 2400695, IPC F42B 10/20, publ. 2010, which describes the aerodynamic surface containing the connected root and folding parts, the root part contains the connected connecting rod and piston. For the operation of the device for folding and fixing the aerodynamic surface in the body, holes and grooves are made. A fitting is inserted into the opening of the housing; the connection between the housing and the fitting is threaded. The air line of the aircraft pneumatic system is connected to the other end of the fitting. The hole is connected to a cylindrical working chamber located along the plane of symmetry of the aerodynamic surface perpendicular to the longitudinal axis of the aircraft. The piston is located in the working chamber with the possibility of movement along the axis of the working chamber. The piston includes an eye, rigidly connected to the main part of the piston using, for example, a threaded connection. To ensure tightness in the working chamber on the piston and in the housing in the upper part of the chamber are rubber and sealing rings.

В проушине выполнен паз, в который одним концом вставлен шатун. Шатун соединен с возможностью поворота как с проушиной, так и с кронштейном. Кронштейн имеет возможность поворота относительно оси раскладывания аэродинамической поверхности, расположенной перпендикулярно оси движения поршня параллельно плоскости симметрии аэродинамической поверхности. Узел фиксации аэродинамической поверхности содержит штоки, соединенные с пружинами, стаканы, обеспечивающие фиксирование пружин, втулки, тяги. Втулки жестко закреплены в отверстиях корпуса, в отверстиях втулок установлены штоки с возможностью перемещения вдоль осей втулок, пружины и тяги. Пружины установлены в сжатом состоянии. На свободных концах втулок закреплены стаканы, при этом тяги проходят через отверстия стаканов. Выступы кронштейна ограничивают перемещение штоков в сложенном положении консоли. Отверстия, выполненные в выступах кронштейна, расположены так, что при раскрытии консоли их положение соосно осям втулок и штоков, за счет чего штоки входят в отверстия.A groove is made in the eye, into which a connecting rod is inserted at one end. The connecting rod is rotatably connected with both the eye and the bracket. The bracket has the ability to rotate relative to the axis of unfolding of the aerodynamic surface located perpendicular to the axis of movement of the piston parallel to the plane of symmetry of the aerodynamic surface. The fixation unit of the aerodynamic surface contains rods connected to the springs, glasses, providing fixation of the springs, bushings, traction. The bushings are rigidly fixed in the holes of the housing, the rods are installed in the holes of the bushings with the possibility of movement along the axes of the bushings, springs and traction. The springs are installed in a compressed state. Cups are fixed at the free ends of the bushings, while traction passes through the holes of the glasses. The protrusions of the bracket limit the movement of the rods in the folded position of the console. The holes made in the protrusions of the bracket are arranged so that when the console is opened, their position is aligned with the axes of the bushings and rods, due to which the rods enter the holes.

На кронштейн установлена консоль. Кронштейн имеет симметричную вилкообразную форму и выполнен с выступами в части, соединенной с неподвижной (корневой) частью аэродинамической поверхности.The console is mounted on the bracket. The bracket has a symmetrical fork-shaped and made with protrusions in the part connected to the fixed (root) part of the aerodynamic surface.

Данное техническое решение позволяет повысить эффективность устройства раскладывания и фиксации аэродинамической поверхности за счет сокращения времени раскладывания и повышения усилия раскладывания. Однако недостатком данного устройства являются неоптимальные компоновочные характеристики, обусловленные тем, что подвод рабочего тела осуществляется в штоковую полость рабочей камеры.This technical solution allows to increase the efficiency of the folding device and fixing the aerodynamic surface by reducing the folding time and increase the folding force. However, the disadvantage of this device is the non-optimal layout characteristics due to the fact that the supply of the working fluid is carried out in the stock cavity of the working chamber.

Наиболее близким аналогом заявляемого изобретения, выбранным в качестве прототипа, является известный из патента РФ №2458316, МПК F42B 10/14, опубл. 2012 г., складной руль управляемой ракеты, содержащий соединенные корневую и раскладываемую части, корневая часть закреплена на поворотной оси раскладываемой поверхности и содержит установленные и соединенные осью шатун и поршень, при этом шатун установлен с возможностью поворота относительно оси, а поршень - возвратно-поступательного - движения вдоль поворотной оси.The closest analogue of the claimed invention, selected as a prototype, is known from RF patent No. 2458316, IPC F42B 10/14, publ. 2012, a folding rudder of a guided missile, containing the connected root and expandable parts, the root part is mounted on the rotary axis of the displayed surface and contains the connecting rod and piston mounted and connected by the axis, while the connecting rod is mounted for rotation about the axis, and the piston is reciprocating - movements along the rotary axis.

Корневая часть соединена с раскладываемой двумя полуосями, выполнена в виде единого корпуса и имеет паз для размещения шатуна, отверстия для полуосей, продольное цилиндрическое отверстие для поршня и источник газа высокого давления. Поршень снабжен уплотнительными кольцами. Шатун установлен одним концом на оси, закрепленной поперек глухой прорези на раскладываемой части, а вторым концом - на фиксаторе, входящим в фигурный паз, выполненный в верхней части поршня в его боковых стенках. Внутри поршня установлены цилиндрический стержень, контактирующий с шатуном, и пружина, опирающаяся на дно поршня. В корневой части по обе стороны от поршня размещены два стопора, поджимаемых пружинами к ключам. В раскрытом положении руля эти стопоры удерживают раскладываемую часть руля, входя в соответствующие выемки на торцевой поверхности раскладываемой части руля.The root part is connected to the folding two axles, made in the form of a single housing and has a groove for accommodating the connecting rod, holes for the axles, a longitudinal cylindrical hole for the piston and a high pressure gas source. The piston is equipped with o-rings. The connecting rod is installed at one end on an axis fixed across a blind slot on the folding part, and at the second end, on a latch included in a figured groove made in the upper part of the piston in its side walls. Inside the piston there is a cylindrical rod in contact with the connecting rod, and a spring resting on the bottom of the piston. In the root part on both sides of the piston there are two stoppers pressed by springs to the keys. In the open position of the steering wheel, these stoppers hold the folding part of the steering wheel, entering the corresponding recesses on the end surface of the folding part of the steering wheel.

Данная конструкция руля обеспечивает стабильную и жесткую фиксацию поворотной части руля в раскрытом положении, имеет небольшие размеры корневой части, что приводит к малым поперечным размерам рулей в сложенном (транспортном) положении. Конструкция складного руля позволяет разместить механизм его раскрытия в рулевой поверхности без значительного увеличения ее толщины и не требует дополнительных устройств для исключения самопроизвольного раскрывания и складывания рулей.This design of the steering wheel provides stable and rigid fixation of the rotary part of the steering wheel in the open position, has small dimensions of the root part, which leads to small transverse dimensions of the steering wheels in the folded (transport) position. The design of the folding steering wheel allows you to place the mechanism of its disclosure in the steering surface without a significant increase in its thickness and does not require additional devices to prevent spontaneous opening and folding of the steering wheels.

Однако складной руль имеет малое усилие раскладывания и большой ход поршня (толкателя), что увеличивает время раскладывания и усложняет компоновку аэродинамической поверхности.However, the folding steering wheel has a small unfolding force and a large stroke of the piston (pusher), which increases the unfolding time and complicates the layout of the aerodynamic surface.

Задачей предлагаемого изобретения является создание раскладываемой аэродинамической поверхности, обеспечивающей раскладывание при повышенных аэродинамических нагрузках за минимальное время и имеющей оптимальные компоновочные характеристики.The objective of the invention is the creation of a folding aerodynamic surface that can be unfolded at high aerodynamic loads in a minimum time and having optimal layout characteristics.

Поставленная задача решается за счет того, что раскладываемая аэродинамическая поверхность, содержащая соединенные корневую и раскладываемую части, при том, что корневая часть закреплена на поворотной оси раскладываемой аэродинамической поверхности и содержит установленные и соединенные осью шатун и поршень, которые установлены: шатун с возможностью поворота относительно оси, а поршень с возможностью возвратно-поступательного движения вдоль поворотной оси, согласно изобретению снабжена соединяющими корневую и раскладываемую части кулисами, одна из которых является центральной и соединяется с шатуном осью, а другие расположены по обе стороны от нее, кулисы установлены с возможностью поворота на осях, расположенных перпендикулярно поворотной оси и параллельно хорде аэродинамической поверхности.The problem is solved due to the fact that the expandable aerodynamic surface containing the connected root and expandable parts, while the root part is mounted on the rotary axis of the expandable aerodynamic surface and contains the connecting rod and piston mounted and connected by the axis, which are installed: connecting rod with the possibility of rotation relative to axis, and the piston with the possibility of reciprocating motion along the rotary axis, according to the invention is equipped with connecting the root and folding parts backstage, one of which is central and connected to the connecting rod axis, and the other are located on both sides of it, the scenes are mounted to rotate on axes located perpendicular to the rotary axis and parallel to the chord of the aerodynamic surface.

Применив дополнительные кулисы, связывающие корневую и раскладываемую части, и расположив их таким образом, что раскладываемая часть, совершая движение, обусловленное поворотом относительно двух осей, перемещается в рабочее положение за минимальный ход поршня, достигли того, что время раскрытия аэродинамической поверхности существенно сократилось. При этом взаимное расположение всех элементов аэродинамической поверхности таково, что они образуют компактную конструкцию, которая обеспечивает раскладывание аэродинамической поверхности при повышенных аэродинамических нагрузках. Таким образом, создали универсальную конструкцию раскладываемой аэродинамической поверхности, обеспечивающей раскладывание при повышенных аэродинамических нагрузках за минимальное время и имеющей оптимальные компоновочные характеристики.Applying additional scenes connecting the root and folding parts, and arranging them in such a way that the folding part, moving due to rotation relative to two axes, moves to the working position for the minimum piston stroke, we achieved that the opening time of the aerodynamic surface is significantly reduced. Moreover, the relative position of all the elements of the aerodynamic surface is such that they form a compact structure, which ensures the unfolding of the aerodynamic surface at high aerodynamic loads. Thus, they created a universal design of the folding aerodynamic surface, which provides folding under increased aerodynamic loads in a minimum time and having optimal layout characteristics.

При проведении анализа уровня техники, включающего поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявлении источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, не обнаружено аналогов, характеризующихся признаками, тождественными всем существенным признакам данного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности существенных признаков аналога, позволило выявить совокупность существенных отличительных признаков от прототипа, изложенных в формуле изобретения.When conducting analysis of the prior art, including a search by patent and scientific and technical sources of information, and identifying sources containing information about analogues of the claimed invention, no analogues were found that are characterized by features that are identical to all the essential features of this invention. The definition from the list of identified analogues of the prototype, as the closest in the set of essential features of the analogue, allowed to identify the set of essential distinguishing features from the prototype set forth in the claims.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «новизна».Therefore, the claimed invention meets the condition of "novelty."

Для проверки соответствия заявленного изобретения условию «изобретательский уровень» заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного устройства. В результате поиска не выявлены технические решения с этими признаками. На этом основании можно сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения условию «изобретательский уровень».To verify the conformity of the claimed invention with the condition "inventive step", the applicant conducted an additional search for known solutions in order to identify signs that match the distinctive features of the claimed device from the prototype. As a result of the search, no technical solutions with these characteristics were identified. On this basis, we can conclude that the claimed invention meets the condition of "inventive step".

На фиг. 1 представлен общий вид раскладываемой аэродинамической поверхности в исходном положении.In FIG. 1 shows a general view of the folding aerodynamic surface in the initial position.

На фиг. 2 представлен разрез аэродинамической поверхности по центральной кулисе в исходном положении.In FIG. 2 shows a section of the aerodynamic surface along the central link in the initial position.

На фиг. 3 представлен разрез аэродинамической поверхности по кулисе в исходном положении.In FIG. 3 shows a section of the aerodynamic surface along the wings in the initial position.

На фиг. 4 представлен общий вид раскладываемой аэродинамической поверхности в разложенном состоянии.In FIG. 4 shows a general view of the expandable aerodynamic surface when unfolded.

На фиг. 5 представлен разрез аэродинамической поверхности по центральной кулисе в разложенном состоянии.In FIG. 5 shows a section of the aerodynamic surface along the central wings in the unfolded state.

На фиг. 6 представлен разрез аэродинамической поверхности по кулисе в разложенном состоянии.In FIG. 6 shows a section of the aerodynamic surface along the wings in the unfolded state.

Раскладываемая аэродинамическая поверхность содержит корневую и раскладываемую части 1, 2, кулисы 3, 4, шатун 5 и поршень 6 (фиг. 1-2). Корневая часть 1 снабжена цапфой 7, являющейся поворотной осью раскладываемой аэродинамической поверхности. В корневой 1 и раскладываемой 2 частях выполнены пазы для размещения кулис 3, 4 и отверстия для осей 8-13, расположенных параллельно хорде 14 аэродинамической поверхности (условной линии, соединяющей переднюю и заднюю кромки контура профиля аэродинамической поверхности) и перпендикулярно поворотной оси, кроме того, в корневой части размещены шатун 5 и поршень 6, при этом поршень 6 располагается в рабочей камере 15, выполненной соосно цапфе 7 (фиг. 3-4). Корневая часть 1 соединена с раскладываемой частью 2 кулисами 3, 4. Кулиса 3 является центральной, две кулисы 4 расположены по обе стороны от нее. Центральная кулиса 3 соединена с корневой частью 1 - осью 8, с раскладываемой частью 2 - осью 9 с возможностью поворота относительно осей. В центральной кулисе 3 выполнен паз, в котором при помощи оси 10 закреплен шатун 5 с возможностью поворота. Шатун 5 соединяется, кроме того, с поршнем 6 осью 11 с возможностью поворота. Поршень 6 имеет возможность совершать возвратно-поступательное движение в рабочей камере 15 вдоль оси поворота аэродинамической поверхности. Кулисы 4 соединены с корневой частью 1 осью 12 и с раскладываемой частью 2 осью 13 с возможностью поворота относительно осей. В корневой части 1 установлены устройства фиксации, а в раскладываемой части 2 выполнены отверстия для штоков устройства фиксации (на фиг. не показаны).The expandable aerodynamic surface contains the root and expandable parts 1, 2, the wings 3, 4, the connecting rod 5 and the piston 6 (Fig. 1-2). The root part 1 is equipped with a trunnion 7, which is the rotary axis of the displayed aerodynamic surface. In the root 1 and expandable 2 parts, grooves are made to accommodate the wings 3, 4 and holes for the axes 8-13 located parallel to the chord 14 of the aerodynamic surface (a conditional line connecting the front and rear edges of the profile profile of the aerodynamic surface) and perpendicular to the rotary axis, in addition , in the root part there is a connecting rod 5 and a piston 6, while the piston 6 is located in the working chamber 15, made coaxially to the pin 7 (Fig. 3-4). The root part 1 is connected to the folding part 2 by the backstage 3, 4. The backstage 3 is central, the two backstage 4 are located on either side of it. The central link 3 is connected to the root part 1 - axis 8, with the expandable part 2 - axis 9 with the possibility of rotation relative to the axes. In the central link 3, a groove is made in which the connecting rod 5 is pivotally mounted using the axis 10. The connecting rod 5 is connected, in addition, with the piston 6 axis 11 with the possibility of rotation. The piston 6 is able to reciprocate in the working chamber 15 along the axis of rotation of the aerodynamic surface. The wings 4 are connected to the root part 1 by the axis 12 and to the expandable part 2 by the axis 13 with the possibility of rotation relative to the axes. Fixation devices are installed in the root part 1, and holes for the fixation device rods are made in the expandable part 2 (not shown in FIG.).

Раскрытие аэродинамической поверхности осуществляется следующим образом.The disclosure of the aerodynamic surface is as follows.

Под действием рабочего тела (например, источника газа высокого давления) в рабочей камере 15 корневой части 1 происходит перемещение поршня 6, который через шатун 5 и оси 10 и 11 приводит во вращательное движение вокруг оси 8 центральную кулису 3 (фиг. 5). Центральная кулиса 3 в свою очередь приводит во вращательное движение раскладываемую часть 2 относительно оси 8, связанную с кулисой 3 осью 9.Under the action of the working fluid (for example, a high-pressure gas source), the piston 6 moves in the working chamber 15 of the root part 1, which, through the connecting rod 5 and the axes 10 and 11, rotates the central link 3 around the axis 8 (Fig. 5). The central link 3, in turn, rotates the folding part 2 relative to axis 8, which is connected to the link 3 by axis 9.

Так как раскладываемая часть 2, кроме того, связана с корневой частью 1 кулисами 4 через оси 12 и 13, происходит вращательное движение относительно осей 12 кулис 4 с осью 13 (фиг. 6).Since the folding part 2, in addition, is connected to the root part 1 by the wings 4 through the axes 12 and 13, there is a rotational movement relative to the axes 12 of the wings 4 with the axis 13 (Fig. 6).

Таким образом, в то время как оси 9 и 13, связывающие кулисы 3 и 4 с раскладываемой частью, совершают вращательное движение вокруг осей 8 и 12, соответственно, раскладываемая часть 2 совершает движение, обусловленное ее поворотом вокруг осей 9 и 13, и поворачивается в полностью раскрытое положение, в котором происходит фиксация раскладываемой части относительно корневой (фиг. 4-6).Thus, while the axes 9 and 13 connecting the wings 3 and 4 with the folding part rotate around the axes 8 and 12, respectively, the folding part 2 makes a motion due to its rotation around the axes 9 and 13, and rotates in fully opened position in which the folding part is fixed relative to the root (Fig. 4-6).

Таким образом, представленные данные свидетельствуют о выполнении при использовании заявляемого изобретения следующей совокупности условий:Thus, the data presented indicate that when using the claimed invention, the following combination of conditions:

- средство, воплощающее заявленное устройство при его осуществлении, предназначено для использования в авиационной технике при создании раскладываемых аэродинамических поверхностей летательных аппаратов;- a tool embodying the claimed device in its implementation, is intended for use in aircraft when creating a folding aerodynamic surfaces of aircraft;

- для заявляемого устройства в том виде, в котором оно охарактеризовано в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления.- for the claimed device in the form in which it is described in the claims, the possibility of its implementation is confirmed.

Следовательно, заявляемое изобретение соответствует условию «промышленная применимость».Therefore, the claimed invention meets the condition of "industrial applicability".

Claims

Раскладываемая аэродинамическая поверхность содержит соединенные корневую и раскладываемую части, корневая часть закреплена на поворотной оси раскладываемой аэродинамической поверхности и содержит установленные и соединенные осью шатун и поршень, при этом шатун установлен с возможностью поворота относительно оси, а поршень установлен с возможностью возвратно-поступательного движения вдоль поворотной оси, отличающаяся тем, что снабжена соединяющими корневую и раскладываемую части кулисами, одна из которых является центральной и соединяется с шатуном осью, а другие расположены по обе стороны от нее, кулисы установлены с возможностью поворота на осях, расположенных перпендикулярно поворотной оси и параллельно хорде аэродинамической поверхности. The expandable aerodynamic surface contains connected root and expandable parts, the root part is mounted on the rotary axis of the expandable aerodynamic surface and contains the connecting rod and piston mounted and connected by the axis, while the connecting rod is mounted for rotation about the axis, and the piston is mounted for reciprocating movement along the rotary axis, characterized in that it is equipped with connecting wings connecting the root and the folding parts, one of which is central and with unifying the connecting rod axis and the other are arranged on both sides of it, the wings are rotatably mounted on axes disposed perpendicular to the pivot axis and parallel to the chord of the airfoil.