CS207921B1 - Dynamicky podobný model řídicí plochy letounu - Google Patents

Abstract

Vynález se týká dynamicky podobného modelu řídicí plochy letounu určeného pro aeroelastické zkoušky,které jsou jednou z možností vyšetřování dynamické stability konstrukce letounu. Při modelování základní konstrukce s kinematicky svázanou řídicí plochou jsou pro aeroelastické zkoušky síly od řídicí plochy na základní konstrukci přenášeny v místech otočných závěsů. Podstata vynálezu spočívá v tom, že řídicí plocha 2, otočně uložená na základní konstrukci 1 nejméně ve třech závěsech 11,6.,1 a 8 se společnou osou otáčení χ, je sestavena alespoň ze dvou krajních tuhých úseků g,g, oddělených navzájem v dělicích rovinách protínajících osu otáčení v místech středových závěsů a navzájem elasticky spojených. Jednotlivé sousední tuhé úseky g,£ a jsou elasticky spojeny pomocí kloubů, tvořících jednotlivé středové závěsy 6,1, a pomocí elastických členů 12. umístěných mimo osu otáčení χ v dělicích rovinách.Šest bodů předmětu vynálezu chrání různé alternativy jeho provedení znázorněné na 5 obrázkách. Vynález je zejména určen pro vývojoyš sfceušlsy konstrukce leteunu,

Description

Vynález se týká dynamicky podobného modelu řídicí plochy letounu určeného pro aeroelastické zkoušky.

Aeroelastické zkoušky na dynamicky podobných modelech jsou jednou z možností vyšetřování dynamické stability konstrukce letounu. Dynamicky podobný model je podobný skutečné konstrukci letounu v tuhostních, hmotnostních a geometrických parametrech. Tuhostní parametry konstrukce bez pohyblivé plochy jsou modelovány podle vhodného statického schématu, pozůstávajícího z jednoho nebo více nosníků, z rámu, z desky nebo spočívajícího v miniaturizaci skutečné konstrukce. Takto lze modelovat v praxi základní konstrukce křídla a ocasních ploch bez s nimi kinematicky svázaných řídicích ploch i tyto řídicí plochy samotné.

Při modelování základní konstrukce s kinematicky svázanou řídicí plochou jsou pro aeroelastické zkoušky síly od řídicí plochy na základní konstrukci přenášeny v místech otočných závěsů. Základní konstrukce i řídicí plocha jsou u známého provedení podobné skutečné konstrukci letounu v tuhostních, hmotnostních a geometrických parametrech. Řídicí plocha je na základní konstrukci otočně uložena zpravidla ve více než dvou závěsech.

Nevýhodou známého provedení základní konstrukce a řídicí plochy dynamicky podobného modelu je vznik přídavných sil způsobených výrobními a montážními odchylkami otočných závěsů od přímkové osy otáčení při staticky neurčitém uložení řídicí plochy vůči základní konstrukci, to jest při více než dvou otočných závěsech.

Uvedené nevýhody odstraňuje dynamicky podobný model řídicí plochy letounu podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že řídicí plocha, otočně uložená na základní konstrukci nejméně ve třech závěsech se společnou osou otáčení, je sestavena alespoň ze dvou krajních tuhých úseků, oddělených navzájem v dělicích rovinách, protínajících osu otáčení v místech středových závěsů a navzájem elasticky spojených.

Podle jedné z podstatných alternativ provedení vynálezu jsou jednotlivé sousední tuhé úseky elasticky spojeny pomoci kloubů, tvořících jednotlivé středové závěsy, a pomocí elastických členů, umístěných mimo osu otáčení v dělicích rovinách.

Podle jiné z podstatných alternativ provedení vynálezu jsou alespoň dva sousední tuhé úseky opatřeny společnou ploškou, rozdělenou na dva tuhé díly dělicí rovinou příslušnou těmto sousedním tuhým úsekům, a otočně uloženou v ose otáčení vůči oběma sousedním tuhým úsekům, přičemž oba tuhé díly jsou navzájem elasticky spojeny nejméně jedním elastickým členem.

Rozdělením řídicí plochy na tuhé úseky elasticky spojené podle vynálezu je umožněno nahradit elastické parametry konstrukčního celku základní konstrukce a řídicí plochy elastickými parametry základní konstrukce, přičemž deformovaná řídicí plocha přispívá k tuhosti základní konstrukce pouze přídavnou tuhostí elastického spojení tuhých úseků. Přenos zatížení od vnějších sil působících na řídicí plochu do základní konstrukce v místě otočných závěsů a do ovládacího mechanizmu řídicí plochy zůstává zachován. Hlavní výhodou dosahovanou vynálezem je, že samostatné tuhostní modelování řídicí plochy odpadá. Mezi další výhody lze řadit i možnost využití plných výchylek řídicí plochy i při deformaci základní konstrukce, na které jsou uchyceny otočné závěsy-, a paralelní uspořádání dvou elasticky spojených konstrukčních celků při modelování řídicích ploch s ploškami. Výhodou rovněž je, že výrobní a montážní odchylky otočných závěsů od přímkové osy otáčení při staticky neurčitém uložení řídicí plochy vůči základní konstrukci nezpůsobují vznik přídavných sil deformujících konstrukční celek základní konstrukce a řídicí plochy již ve statickém stavu.

Příklad provedeni vynálezu je znázorněn na výkresech, kde znázorňuje obr. 1 schematicky základní konstrukci a elasticky spojenou dělenou řídicí plochu s ploškou, a dále ve zvětšeném měřítku obr. 2 elastický člen elastického spojení tvořený pinzetou, obr. 3 planžetový kloub elastického spojení, obr. 4 kloub tvořený místním zeslabením čepu a obr. 5 detail otočného uložení plošky z obr. 1.

Na základní konstrukci 1, představované kýlovou plochou směrového kormidla, je kolem osy otáčení χ otočně uložena řídicí plocha 2, sestavená ze spodního krajního tuhého úseku 2, středního tuhého úseku 4. a horního krajního tuhého úseku 2· Jednotlivé tuhé úseky 2>

A> 2 j^sou navzájem odděleny v dělicích rovinách, protínajících osu otáčení χ v místech prvního středového závěsu jó a druhého středového závěsu 2»

Řídicí plocha 2 je otočně uložena ve středových závěsech 6, 2» ^v krajním závěsu 8 a v axiálním závěsu 11, který je připevněn k základní konstrukci 1. Všechny závěsy 11. 6, 2, 8 leží na ose otáčení χ. Uchycení závěsů 6, 2, θ ^na základní konstrukci 1 je v axiálním směru volné. Celek řídicí plochy 2, tuhý ve směru osy otáčení χ, je axiálně fixován k základní konstrukci 1 axiálním závěsem 11.

Tuhé úseky 2> 4» 2 0^SOU navzájem v dělicích rovinách elasticky spojeny pomocí kloubů, tvořících částí středových závěsů 6, 2j ^a pomocí elastických členů 12, které jsou umístěny mimo osu otáčení χ. Klouby ležící na ose otáčení χ jsou umístěny zpravidla u náběžné hrany 2 ^a elastické členy 12 u odtokové hrany 10 řídicí plochy 2.. Klouby a elastické členy 12 umožňují vzájemné natáčení sousedních tuhých úseků 2» 4 ^a 4» 2 ^ve dvou stupních volnosti. Je to za prvé klonění kolem osy klonění x-j. ležící v příslušné dělicí rovině těch to tuhých úseků 2» 4 ^a 4» 2» protínající osu otáčení χ a ležící v rovině symetrie řídicí plochy 2. Za druhé je to klopení kolem osy klopení ζ^, která je kolmá na rovinu symetrie řídicí plochy 2 a prochází příslušným kloubem.

Elastický člen 12 je tvořen dvěma esovitě prohnutými planžetami 13. které jsou svými jedněmi konci 14 navzájem pevně spojeny například nýtem 23 a zapájením do tvaru pinzety 16. Rozevřené druhé konce 15 pinzety 16 jsou pevně spojeny s příslušnými sousedními tuhými úseky 2» 4 ^a 4» 2·

Planžetový kloub je tvořen dvěma krátkými planžetami 12, které jsou svými blízkými konci navzájem pevně spojeny křížovou spojkou 24 a svými vzdálenými konci připevněny k sousedním tuhým úsekům 2» 4 ^a 4» 2 jednak přímo a jednak prostřednictvím závěsového čepu 22. Závěsový čep 25 je otočně uložen v ose otáčení χ v ložisku 26. jehož vnější kroužek je uložen v závěsové konzole 22 připevněné k základní konstrukci 1. Roviny krátkých planžet 17 planžetového kloubu, procházejí osou otáčení χ a jsou na sebe kolmé.

Zápichový kloub je tvořen čepem 18. na němž je upraveno, místní zeslabení 19 o průřezu osově symetrickém k ose otáčení χ, na níž je čep 18 otočně Uložen v ložisku 26. Místním zeslabením 19 prochází příslušná dělicí rovina sousedních tuhých úseků 2· 2 ^a 2· 2·

Na řídicí ploše 2_ bývá zkonstruována ploška 20 zasahující například do dvou sousedních tuhých úseků X, 2· Tato ploška 20 je rozdělena na spodní tuhý díl 21 a horní tuhý díl 22 dělicí rovinou příslušnou sousedním tuhým úsekům Ploška 20 je otočně uložena v ose otáčení χ' vůči oběma sousedním tuhým úsekům 2» 2 ^a °ňa tuhé díly 21, 22 jsou navzájem elasticky spojeny nejméně jedním elastickým členem 12. Použije-li se pinzeta 16, montuje se přednostně svými rozevřenými druhými konci 15 směrem k ose otáčení χ' a co nejblíže k ní. Tuhé díly 21, 22 jsou v tuhých úsecích 2» Á. otočně uloženy v ploškovýoh závěsech 28.

Při prováděni aeroelastických zkoušek dovoluje axiální závěs 11 natáčení spodního krajního úseku 2 ^a přenáší axiální sílu, vznikající při kmitání řídicí plochy 2, ve směru osy otáčení χ do základní konstrukce 1, a dále přenáší kroutící moment ze soustavy řízení na řídicí plochu 2, Klouby v závěsech 6, ]_, 8 umožňují takovou deformaci osy otáčení χ řídicí plochy 2, která odpovídá deformaci základní konstrukce 1, protože elastické členy 12 jsou poddajné i v axiálním směru.

Torzní tuhost řídicí plochy ,2 je způsobena deformací prvků elastického spojení, to jest,kloubů a elastických členů 12, tuhých úseků 2» 2» 2 při přenosu krouticího momentu dvojicí sil mezi tuhými úseky 2» 2» 2 řídicí plochy 2.» přičemž tato dvojice působí v kloubu a elastickém členu 12 ve směru osy klopení z·^. Ohybová tuhost kolem osy klonění x^ při vzájemném klonění tuhých úseků 2» 2 J® způsobena deformací horní krátké planžety 17 a zkrucováním esovitě prohnutých planžet 13 pinzety 16 ohybovým momentem kolem osy klonění x^. Ohybová tuhost kolem osy klopení z-^ je způsobena deformací spodní krátké planžety 17 a ohybem esovitě prohnutých planžet 13 pinzety 16 kolem osy klopení z·^.

Spojení tuhých úseků 2, 2 řídicí plochy 2 s tuhými díly 21, 22 plošky 20 je umožněno paralelním spojením dvou systémů elastického spojení. Spodní a horní tuhý díl 21. 22 jsou v ose otáčení χ' plošky 20 uchyceny k tuhým úsekům 2« 2 pomocí ploškových závěsů 28 a elastického členu 12, popřípadě pinzety 16. Takové uchycení umožňuje otáčení plošky 20 v ose otáčení χ', ale blokuje vzájemný pohyb tuhých dílů 21, 22 plošky 20 v příslušných tuhých úsecích 2» 2 ^ve směru osy otáčení χ'.

Vynález umožňuje, že základní konstrukce 1 tuhostně modeluje konstrukční celek základní konstrukce 1 a řídicí plochy 2., přičemž deformovaná řídicí plocha 2, k tuhosti základní konstrukce 1 přispívá pouze přídavnou tuhostí prvků elastického spojení. To dovoluje modelovat torzní tuhost řídicí plochy 2, kolem osy otáčení χ skokově v dělicích rovinách, přičemž ohybová tuhost spojení kolem os x^ a je tvořena pouze přídavnou tuhostí prvků elastického spojení.

Vynález je zejména určen k provádění aeroelastických zkoušek dynamicky podobných modelů řídicích ploch letounů.

Claims (6)

1. P fi E D Iá Ě T VYNÁLEZU

   1. Dynamicky podobný model řídicí plochy letounu, otočně uložené na základní konstrukci letounu, vyznačený tím, že řídicí plocha (2), otočně uložená na základní konstrukci (1) nejméně ve třech závěsech (11, 6 nebo 7, 8) se společnou osou otáčení (y), je sestavena alespoň ze dvou krajních tuhých úseků (3, 5), oddělených navzájem v dělicích rovinách protínajících osu otáčení (y) v místech středových závěsů (6, 7) a navzájem elasticky spojených·
2. 2. Dynamicky podobný model podle bodu 1, vyznačený tím, že jednotlivé sousední tuhé úseky (3, 4 a 4, 5) jsou elasticky spojeny pomocí kloubů, tvořících jednotlivé středové závěsy (6, 7), a pomocí elastických členů (12), umístěných mimo osu otáčení (y) v dělicích rovinách.
3. 3. Dynamicky podobný model podle bodu 2, vyznačený tím, že elastický člen (12) je tvořen dvěma esovitě prohnutými planžetami (13) navzájem pevně spojenými svými jedněmi konci (14) do tvaru pinzety (16) a svými druhými konci (15) pevně spojenými se sousedními tuhými úseky (3, 4 a 4, 5).
4. 4. Dynamicky podobný model podle bodů 2 a 3, vyznačený tím, že planžetový kloub je tvořen dvěma krátkými planžetami (17), pevně navzájem spojenými svými blízkými konci, a svými vzdálenými konci pevně spojenými se sousedními tuhými úseky (3, 4 a 4, 5), přičemž roviny obou krátkých planžet (17) procházejí osou otáčení (y) a jsou na sebe kolmé.
5. 5. Dynamicky podobný model podle bodů 2 a 3, vyznačený tím, že zápichový kloub je tvořen čepem (18), na němž je upraveno místní zeslabení (19) o průřezu osově symetrickém k ose otáčení (y) v dělicí rovině, přičemž konce čepu (18) jsou pevně spojeny se sousedními tuhými úseky (3, 4 a 4, 5).
6. 6. Dynamicky podobný model podle bodů 1 až 5, vyznačený tím, že alespoň dva sousední tuhé úseky (3, 4) jsou opatřeny společnou ploškou (20), rozdělenou na dva tuhé díly (21, 22) dělicí rovinou příslušnou těmto sousedním tuhým úsekům (3, 4), a otočně uloženou v ose otáčení (y') vůči oběma sousedním tuhým úsekům (3, 4), přičemž oba tuhé díly (21, 22) jsou navzájem elasticky spojeny nejméně jedním elastickým členem (12).