RU163994U1 - Устройство для испытаний моделей летательных аппаратов в аэродинамических трубах - Google Patents

Abstract

Устройство для испытаний моделей летательных аппаратов в аэродинамических трубах, содержащее адаптер для крепления испытываемой модели, установленный с помощью шарнира в виде пары шарикоподшипников с возможностью свободного поворота в заданных пределах на державке, размещаемой в рабочей части аэродинамической трубы, датчик углового положения адаптера и механизм установки и пуска адаптера с заданного начального угла относительно державки в виде размещенного на державке пневмоцилиндра, шток которого взаимодействует посредством фиксатора и ловителя с закрепляемым на адаптере под заданным начальным углом кулачком, а ловитель выполнен в виде обращенного к адаптеру раструба с наклонными и продольными относительно оси державки контактными поверхностями, взаимодействующими с кулачком, отличающееся тем, что фиксатор выполнен в виде размещённого в продольном пазе державки ползуна, взаимодействующего с введённым шариковым замком, установленным в теле державки и обеспечивающим фиксацию ползуна в крайнем переднем и крайнем заднем положениях ловителя, при этом по продольной оси ползуна выполнена соответствующая длине рабочего хода ловителя прорезь, в которой размещен поперечный штифт-водило, закреплённый на ловителе, а на переднем торце ползуна выполнен вырез с продольными поверхностями, аналогичными продольным поверхностям на ловителе для взаимодействия с кулачком.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к экспериментальной аэродинамике, в частности к устройствам для испытания моделей летательных аппаратов в аэродинамических трубах, и может быть использовано для определения нестационарных аэродинамических характеристик летательных аппаратов.

Известно устройство для испытаний моделей летательных аппаратов в аэродинамических трубах (см. N.V. Golubin, V.V. Kislykh, V.I. Lagutin, V.M. Mikhailov. Methods and Means of Studying Dynamic Stability Characteristics of Hypersonic Flying Vehicles Used in Piston Gasdynamic Facilities, Proceed-ings of the 7^-th International Conference on Methods of Aerophysical Research, Novosibirsk, Russia, 1994, part 1, pp. 98-103), содержащее адаптер для крепления испытываемой модели, установленный с помощью шарнира в виде пары шарикоподшипников с возможностью свободного поворота в заданных пределах на донной державке, размещаемой в рабочей части аэродинамической трубы, датчик углового положения адаптера, механизм установки и пуска адаптера с заданного начального угла относительно державки в виде размещенного по оси державки ловителя, выполненного в виде обращенного к адаптеру раструба с наклонными и продольными относительно продольной оси державки контактными поверхностями, перпендикулярными к плоскости поворота адаптера и взаимодействующими при движении штока с кулачком, закрепляемым на адаптере под заданным начальным углом; привод ловителя при установке адаптера на заданный начальный угол осуществляется с помощью пневмоцилиндра, размещенного в державке, а расфиксация адаптера производится с помощью пружины, размещенной на поверхности державки и взаимодействующей с ловителем.

Устройство обеспечивает определение комплекса нестационарных аэродинамических характеристик летательных аппаратов в плоскости угла атаки α (динамических производных

и

коэффициента момента тангажа m_z, где ω_Z - скорость изменения угла α) при изменении угла атаки вокруг балансировочного α_бал.

Недостатком этого устройства является ненадежность работы фиксирующего и пускового механизмов из-за чего пуск модели происходит с запаздыванием, а фактическая величина начального угла может значительно отличаться от заданной.

Известно устройство для испытаний моделей летательных аппаратов в аэродинамических трубах (патент РФ на изобретение №2539763 от 24.07.2013 МПК G01M 9/00), содержащее адаптер для крепления испытываемой модели, установленный с помощью шарнира в виде пары шарикоподшипников с возможностью свободного поворота в заданных пределах на донной державке, размещаемой в рабочей части аэродинамической трубы, датчик углового положения адаптера, механизм установки и пуска адаптера с заданного начального угла относительно державки в виде размещенного на державке пневмоцилиндра, шток которого связан с фиксатором и ловителем, выполненным в виде обращенного к адаптеру раструба с наклонными и продольными относительно оси державки контактными поверхностями, взаимодействующими при движении штока с кулачком, закрепляемым на адаптере под заданным начальным углом, а фиксатор выполнен в виде установленной на поверхности державки с возможностью продольного перемещения втулки, взаимодействующей с наружными боковыми поверхностями кулачка, а взаимодействие фиксатора со штоком пневмоцилиндра осуществлено посредством введенного водила, поперечно закрепленного в стенках втулки и размещенного в продольной прорези штока.

Рассмотренное последним техническое решение является наиболее близким аналогом к заявленному предложению и выбрано в качестве прототипа.

Его недостатком является громоздкость конструкции механизма установки и пуска адаптера (цилиндр внутри державки, сложный кулачок из нескольких элементов, большие размеры фиксатора в виде втулки, установленной на поверхности державки и т.п.), препятствующая его реализации для устройств и аэродинамических труб небольшого размера, и ненадежность работы фиксатора из-за возможности его самопроизвольного срабатывания.

Задачей, на решение которой направлено данное предложение, является расширение области применения устройства и повышение надежности его работы.

Технический результат, который обеспечивается данным предложением, заключается в обеспечении возможности значительного уменьшения габаритов устройства и повышении надежности работы механизма установки и пуска адаптера устройства.

Этот результат достигается тем, что в устройстве для испытаний моделей летательных аппаратов в аэродинамических трубах, содержащем адаптер для крепления испытываемой модели, установленный с помощью шарнира в виде пары шарикоподшипников с возможностью свободного поворота в заданных пределах на державке, размещаемой в рабочей части аэродинамической трубы, датчик углового положения адаптера и механизм установки и пуска адаптера с заданного начального угла в виде размещенного на державке пневмоцилиндра, шток которого взаимодействует посредством фиксатора и ловителя с закрепляемым на адаптере под заданным начальным углом кулачком, а ловитель выполнен в виде обращенного к адаптеру раструба с наклонными и продольными относительно оси державки контактными поверхностями, взаимодействующими с кулачком, фиксатор выполнен в виде размещенного в продольном пазе державки ползуна, взаимодействующего с введенным шариковым замком, установленным в теле державки и обеспечивающим фиксацию ползуна в крайнем переднем и крайнем заднем положениях ловителя, при этом по продольной оси ползуна выполнена соответствующая длине рабочего хода ловителя прорезь, в которой размещен поперечный штифт-водило, закрепленный на ловителе, а на переднем торце ползуна выполнен вырез с продольными поверхностями, аналогичными продольным поверхностям на ловителе для взаимодействия с кулачком.

На фиг. 1 показан общий вид устройства для испытаний моделей летательных аппаратов в аэродинамических трубах; на фиг. 2 - продольный разрез передней части этого устройства.

Представленная конструкция устройства включает адаптер 1 для крепления исследуемых моделей летательных аппаратов. Адаптер соединен с державкой 2 с помощью шарнирного узла, включающего ось 3 и два шарикоподшипника 4, закрепленных в адаптере. Для регистрации угловых движений адаптера (испытываемой модели) используется бесконтактный индуктивный датчик, включающий установленные на державке чувствительные элементы 6 (катушки индуктивности), соединенные в соответствующую измерительную схему, и якорь в виде закрепленных на торце адаптера вставок 7, на стенках которых, обращенных к катушкам индуктивности, выполнены профилированные поверхности так, чтобы величина зазора между указанными поверхностями вставок и катушками индуктивности изменялась линейно в зависимости от угла поворота вокруг оси шарнира вставок (и адаптера).

Устройство оснащено механизмом установки и пуска модели с заданного угла атаки, содержащим закрепленный вдоль державки пневмоцилиндр 8, поршень и шток которого тягой 9 соединены с ловителем 10, установленным на державке с возможностью перемещения вдоль нее, при этом часть ловителя, обращенная к адаптеру, выполнена в виде раструба с наклонными 11 и продольными 12 (виде центрального выреза) относительно оси державки поверхностями.

В состав механизма входят также закрепляемый на адаптере и взаимодействующий с ловителем сменный вкладыш 13 с кулачком 14 (ориентированным под требуемым начальным углом к продольной оси адаптера и выполненным в соответствии с формой выреза 12) и фиксатор 15 в виде размещенного в продольном пазе державки ползуна, взаимодействующего с шариковым замком 16, установленным в теле державки и обеспечивающим фиксацию ползуна в крайнем переднем и крайнем заднем положениях. По продольной оси ползуна 15 выполнена соответствующая длине рабочего хода ловителя прорезь 17, в которой размещен поперечный штифт-водило 18, закрепленный на ловителе 10, а на переднем торце ползуна выполнен вырез 19, аналогичный вырезу 12 на ловителе для взаимодействия с кулачком 14.

Работа устройства осуществляется следующим образом. Устройство с помощью державки 2 устанавливают в рабочей части аэродинамической трубы, на адаптере 1 закрепляют модель испытываемого летательного аппарата.

В исходном положении испытываемая модель и адаптер могут свободно поворачиваться вокруг оси шарнира. Поршень пневмоцилиндра 8, его тяга 9, ловитель 10 и ползун-фиксатор 15 находятся в крайнем заднем положении, при этом последний с помощью шарикового замка 16 зафиксирован относительно державки 2. При подаче сжатого воздуха в заднюю полость пневмоцилиндра его поршень, тяга 9 и ловитель 10 перемещаются вперед. Также вперед свободно перемещается штифт-водило 18, находящийся в прорези 17 ползуна-фиксатора, наклонные плоскости 11 ловителя вступают в контакт с кулачком 14, вызывая соответствующий поворот адаптера 1, продолжающийся пока кулачок не начнет входить в вырез 12 ловителя. В этот момент продольная ось кулачка совпадает с продольной осью державки 2, а адаптер 1 (и испытываемая модель) находятся под требуемым начальным углом атаки, под которым кулачок 14 зафиксирован относительно оси адаптера. Одновременно штифт-водило 18 вступает в контакт с ползуном-фиксатором 15, срывает его с шарикового замка и приводит в движение. В крайнем переднем положении (показанном на фиг. 2) кулачок целиком входит в вырезы 12 и 19 ловителя и фиксатора, ползун фиксатора с помощью шарикового замка 16 фиксируется относительно державки, а поршень пневмоцилиндра 8 доходит до упора и движение останавливается.

Далее производят запуск аэродинамической трубы, при этом на модель воздействует поток воздуха с требуемыми параметрами по давлению, температуре, скорости.

Пуск модели осуществляют при стравливании сжатого воздуха из задней полости пневмоцилиндра 8 и подаче - в переднюю. При этом поршень пневмоцилиндра, тяга 9 и ловитель 10 движутся назад, ловитель выходит из зацепления с кулачком 14, который по-прежнему остается в зацеплении с фиксатором. Штифт-водило 18 продолжает свободно двигаться в пределах прорези 17 ползуна-фиксатора 15, затем вступает с ним в контакт, срывает его с шарикового замка и выводит из зацепления с кулачком 14, обеспечивая необходимое пространство для угловых колебаний кулачка, адаптера и модели. Затем поршень пневмоцилиндра доходит до упора, а ползун-фиксатор 15 с помощью шарикового замка 16 фиксируется в крайнем заднем положении относительно державки 2.

При освобождении кулачка и адаптера под действием аэродинамических и инерционных сил модель и адаптер осуществляют свободные угловые колебания относительно державки, при этом соответственно изменяется зазор между якорями 6 и чувствительными элементами 7 индуктивного датчика, который выдает сигнал, величина которого пропорциональна углу отклонения модели.

При повторении цикла обеспечивается повторная установка модели под заданным начальным углом атаки и пуск модели с этого угла.

Определение статической и динамической производных

и

коэффициента момента тангажа m_z и значения балансировочного угла атаки α_бал осуществляется по известным методикам из анализа картины изменения угловых положений при свободных колебаниях испытываемой модели и измерения среднего значения угла, относительно которого происходят колебания.

Claims (1)

1. Устройство для испытаний моделей летательных аппаратов в аэродинамических трубах, содержащее адаптер для крепления испытываемой модели, установленный с помощью шарнира в виде пары шарикоподшипников с возможностью свободного поворота в заданных пределах на державке, размещаемой в рабочей части аэродинамической трубы, датчик углового положения адаптера и механизм установки и пуска адаптера с заданного начального угла относительно державки в виде размещенного на державке пневмоцилиндра, шток которого взаимодействует посредством фиксатора и ловителя с закрепляемым на адаптере под заданным начальным углом кулачком, а ловитель выполнен в виде обращенного к адаптеру раструба с наклонными и продольными относительно оси державки контактными поверхностями, взаимодействующими с кулачком, отличающееся тем, что фиксатор выполнен в виде размещённого в продольном пазе державки ползуна, взаимодействующего с введённым шариковым замком, установленным в теле державки и обеспечивающим фиксацию ползуна в крайнем переднем и крайнем заднем положениях ловителя, при этом по продольной оси ползуна выполнена соответствующая длине рабочего хода ловителя прорезь, в которой размещен поперечный штифт-водило, закреплённый на ловителе, а на переднем торце ползуна выполнен вырез с продольными поверхностями, аналогичными продольным поверхностям на ловителе для взаимодействия с кулачком.

   

Images