RU23210U1 - Система подвижности кабины пилотажного тренажера летательного аппарата - Google Patents

Description

Система подвижности кабииы пилота аого треиахсера детательиого аппарата

Полезная модель относится к авиационной технике, а именно к конструкции системы нодвияоности кабины пилотажных тренажеров летательного аппарата (ЛА) и может быть использована для обучения и тренировки летного состава в условиях, максимально приблиясенных к реальным, имитирующим физические факторы полета: перегрузки, угловые ускорения и угловые перемещения.

Известна система подвинсной кабины пилоталсного треназкера (А.С. СССР 1798811 G 09В 9/08 от 03.09.91, оп. бюлл. N 8,1993) содерлсащая опору, лсестко закрепленную на основании, консоль, шарнирно установленную на опоре, раму, установленную на конце консоли с возмозкностью поворота относительно горизонтальной оси, перпендикулярной продольной оси кабины, установленной на раме с возмож;ностью поворота относительно продольной оси ЛА и гидроцилиндры приводов угловых перемещений консоли, рамы и кабины.

Использование в известной системе подвижности гидроцилиндров приводов подви сных элементов имеет большую инерционность системы подвиясности, а также ограничивает диапазон ускорений и угловых скоростей вращения кабины АА.

Кроме того, из-за несовпадения центра масс кабины и ее осей вращения возникают дополнительные моменты сил инерции, которые необходимо компенсировать дополнительными устройствами.

Использование в.известной системе подвижности кабины консоли (механизма обеспечения подвижности) с приводом ее перемещений и двигателями, установленными на подвияоных частях, значительно усложняет конструкцию системы в целом, повышает ее инерционность и вызывает необходимость установки в основании более мощдого двигателя, что повышает энергоемкость эксплуатации тренажера в целом, а также вызывает необходимость проведения балансировки подвижных частей, что значительно увеличивает общий вес конструкции.

МПК G 09В 9/08 Наиболее близким к известному является система подвиясности кабины пилотажного тренаж:ера ЛА, содерясащая вилкообразное основание с установленными в нем с возможностью вращения по тангажа в вертикальной плоскости вокруг горизонтальной оси поддерживающего корпуса, типа капсулы, посредством лсестко закрепленных на нем полуосей, кинематически связанных с приводом электродвигателя, входящих в симметрично располоясенные на вертикальных составляющих основания подшипниковые узлы и закрепленную на поддер лсивающем корпусе в механизме обеспечения подвижности, выполненном в виде полой оси, установленной в подшипниковых узлах, кинематически связанной с приводом электродвигателя, силовую платформу с установленной на ней кабиной с возмоясностью вращения по углам крена в вертикальной плоскости, перпендикулярной продольной оси ЛА. (патент РФ N 2037209 G 09В 9/08, от 14.07.92, оп. бюлл. № 16 1995 -прототип). Наличие электрогидравлических приводов, включаюшдх в себя в том числе зубчатые передающие элементы, гидравлических шлангов высокого давления, соединяюш сс приводы кабины и капсулы, не только значительно усложняет конструкцию известной системы подвижности кабины, но и увеличивает ее суммарную массу и инерционность подвизкных элементов, снилсает скорость з ловых перемещений. Кроме того, располож:ение системы подвиясности по крену, включаюшую электропневмоприводы с электродвигателем внутри капсулы не только значительно услоясняет и утялселяет конструкцию, но и требует дополнительной системы балансировки для снятия действз ошдх на кабину в переносном двиясении дополнительных моментов сил инерции, что снилсает быстродействие системы подвиясности, а также удороакает стоимость тренажера в целом, в том числе и в процессе его эксплуатации. Применение слолсных приводов и использование для вращения по тангажу и крену различных по конструкции механизмов обеспечения подвижности, а также расположение одного из двигателей на подвижных элементах, вызывает необходимость установки в основании более мопщого двигателя, что увеличивает габариты тренажера в целом и 7 . У 2

повышает его энергоемкость, требует изготовления специальных фзпндаментов под его силовые механизмы.

Задачей технического решения является обеспечение быстродей ствия, упрощение и удешевление конструкции и эксплуатации системы подвижности кабины пилотажного тренажера ЛА, путем снилсения веса и габаритов системы и тренажера в целом, обеспечения возможности применения электродвигателей малой мошрости.

Поставленная задача достигается тем, что в известном устройстве системы подвинсности кабины пилоталсного тренажера ЛА, содерясаш;ей вилкообразное основание с установленной в нем рамой с возможностью враш;ения по углам тангажа в вертикальной плоскости вокруг горизонтальной оси, перпендикулярной плоскости симметрии АЛ поддерживаюш;его корпуса посредством лсестко закрепленных на нем полуосей, входяищх в симметрично располоясенные на вертикальных составляюшдх основания подшипниковые узлы и закрепленную на подцерлсиваю ш;ем корпусе в механизме обеспечения подвижности платформу с установленной на ней кабиной с возмоясностью враш;ения по углам вертикальной плоскости, пепендикулярной продольной оси АА, электродвигатели угловых перемеш;ений кабины по тангажу и крену, поддернсиваюшдй корпус выполнен в виде вилкообразной рамы, а приводы вращения выполнены в виде тросовой проводки, связывающей приводные по тангажу и крену электродвигатели соответственно с рамой и платформой, при этом проводка проходит по направляющим роликам и симметрично располож:енным сегментам, ясестко закрепленным соответственно на раме и платформе в плоскости их вращения.

Механизм обеспечения подвиясности по крену выполнен в виде полуосей, вращающихся в подшипниковых узлах и установленных симметрично оси вращения. Приводные электродвигатели установлены в основании на неподвижной раме, а их приводы, образ)аощие замкнзггые контуры, соответственно с рамой и платформой, распололсены в двух перпендикулярных плоскостях.

Привод вращения по крену выполнен в виде наружного и внутреннего контура тросовой проводки, соединенных между собой компенсатором крутящдх моментов.

Система подвилсности снаблсена аварийным гидравлическим тормозом.

Выполнение поддерясивающего корпуса подвилсной системы кабины, обеспечивающей вращение по тангажу в виде вилкообразной рамы позволяет разместить механизм обеспечения подвижности на вертикальных составляюпщх рамы и основания, упростить его констр5тс цию и уменьшить габариты стенда в целом.

Применение в качестве привода тросовой проводки позволяет увеличить быстродействие системы подвижности кабины ЛА по сравнению зубчатыми и гидроэлектрическими приводами, упростить конструкцию приводов, что приводит к снизкению веса и габаритов тренаж:ера в целом.

Выполнение кинематической связи между приводными по тангажу и крену электродвигателями и непосредственно рамой и платформой в плоскости их вращения, позволяет значительно упростить приводные механизмы, установить электродвигатели на неподвижном основании, этим самым значительно облегчить вес системы и тренажера в целом и снизить потребление энергии во время его эксплуатации, что позволяет применить менее мощные и простые в эксплуатации электродвигатели.

Выполнение механизма обеспечения подвижности по крену идентичным механизму обеспечения подвижности по тангажу, в виде полуосей, вращающихся в подшипниковых узлах и установленных сим метрично относительно оси вращения позволяет обеспечить примене ние тросовой проводки в качестве приводов, такж:е как и выполнение направляющих сегментов и роликов.

Снабясение трособлочной системы натязкителями позволяет повысить быстродействие во время совершения вращения и связанного с ним наматывания и разматывания ветвей тросовой проводки замкнутого контура, а также увеличить срок служ:бы системы подвижности кабины ЛА. Располож:ение замкнутых контуров тросовой проводки в перпендикулярных плоскостях позволяет совершать вращения по тангажу и крену как раздельно, так и одновременно, что обеспечивает кабине тренажа возможность осуществлять слона1ые пространственные

Zod

двилсения.

Снаблсение привода по крену компенсатором крутящих моментов способствует бесперебойному и долговечному функционированию тросовой проводки.

Наличие аварийного тормоза обеспечивает безопасную эксплуатацию системы подвиншости кабины и всего тренажера в целом.

Преддонсенное устройство поясняется чертеясами.

Фиг. 1 - общий вид подвижного стенда пилотажного треналсераЛА;

Фиг. 2 - вид сбоку на фиг. 1;

Фиг.З - механизм обеспечения подвилсности по тангажу;

Фиг. 4 - механизм обеспечения подвилсности по крену;

Фиг.З - схема привода вращения рамы по тангажу;

Фиг. 6 - схема привода вргищения платформы по крену;

Фиг. 7 - компенсатор крз ящего момента;

Фиг.8 - гидравлический аварийный тормоз.

Система подвижности кабины пилотажного тренажера летательного аппарата содерлсит вилкообразное основание 1, выполненное в виде трубчатого прямоугольного корпуса с поперечными и продольными составляющими и вертикальных составляющих стоек 2 (см. фиг. 1,2) на которых лсестко закреплены горизонтальные полуоси 3, установленные в подщипниковых узлах 4 на раме 5 (фиг.З) и образую ось вращения Х-Х.

Рама 5 выполнена в виде вильчатой пространственной конструкции из трубчатых продольных и поперечных элементов. В центральной части рамы 5, в вертикальной плоскости, перпендикулярной продольной оси ЛА симметрично выполнены стойки 6 для закрепления в подшипниковых узлах 7 (фиг. 4) горизонтальных полуосей 8, образующих ось вращения У-У платформы 9 крепления кабины 10. Съемная кабина 10 закреплена на платформе 9 посредством разъемных крепезкных соединений (не показано), что обеспечивает быструю переналадку сие темы подвилсности на различные типы ЛА.

калькой составляющей вильчатой рамы 5 ясестко закреплены ролики 13 и подвинсно-натяжные ролики 14. При этом оси роликов 12,14 ясестко соединены с рычагами 15 натяжителей 16, выполненных в форме пружин, зкестко закрепленных на опорах 17 (см.фиг. 5,6).

На нижней части рамы 5 заодно с ней выполнен направляющий сегмент 18, симметрично располоясенный относительно плоскости, проходящей через ось Х-Х в плоскости вращения рамы по тангажу, а на стойках 6 рамы 5 в плоскости вращения платформы 9 симметрично плоскости, проходящей через ось У-У лсестко установлен направляющдй сегмент 19.

На неподвихсном основании 1 установлены двигатель 20 привода рамы 5 по тангажу и двигатель 21 привода платформы 9 по крену. На приводных валах двигателей 20, 21 лсестко 3 1креплены барабаны 22, 23.

Кинематическая связь между двигателем 20 и рамой 5 осуществляют тросовой проводкой 24, проходящей через барабан 22, ж:естко закрепленные на основании неподвижные ролики 25 и подвижно установленные натялсные ролики 26, ось которых жестко соединена с рычагом 27 натяжителя, выполненного в форме пружины, закрепленной на основании 29 и далее по направляющему сегменту 18 концы троса 24 закрепляют зкестко в углах сегмента 18. При этом правая ветвь проводки 24 закреплена в левом углу сегмента 18, а левая ветвь в правом углу. Таким образом, тросовая проводка 24 образует замкнутый контур от барабана 22 до рамы 5 в вертикальной плоскости и обеспечивает вращение рамы 5 по тангая вокрзпг полуоси 3 в подшипниках 7, установленных в основании 1.

Кинематическая связь между двигателем 21 и платформой 9 осуществляют тросовой проводкой 30,проходящей через барабан 23, жестко закрепленные на основании ролики 11, натялсные ролики 12 и жестко закрепленные на раме 5 ролики 13,и подвижные ролики 14 и направляющей сегмент 19.

Тросовая проводка образует внещний 30 и внутренний контур 31, соединенные между собой компенсатором 32 крутящих моментов, при этом внутренний контур 31 проводки проходит по направляющим 6

подвижного 14 и неподвиакного 13 роликов.

Двухконтурная тросовая проводка 30,31 выполнена в вертикальнойкальной плоскости, перпендикулярной плоскости выполнения проводки 24 и обеспечивает вращение платформы 9 с кабиной 10 по кре

Для уравновешивания влияния крутящего момента, приводящего к скручиванию троса 30 над сегментом 19 привода платформы 9 установлен компенсатор 32.

Компенсатор 32 (см.фиг. 6) содерясит внутренний 33 и наруясный 34 корпуса, внутри которых в подшипниках 35 поступательно перемещается между роликами 13 и 14 трос 30. Болты 36 удерлсивают трос 30 от крутящдх перемещений. А гайка 37 закрепляет подшипник 35 в компенсаторе 32.

В пластинах 38, 39 соединенных между собой посредством стяж:ного болта 40 ж:естко закреплен трос 31 привода платформы 9.

На основании 1 установлены тормоза 41 аварийной остановки системы подвизкности тренансера.

Тормоза 41 (фиг. 8) гидравлического типа соединены посредством трубопровода 42 с тормозным гидроцилиндром 43 внзггри которого перемещается поршень 44 со штоком 45.

Шток 45 соединен с рычагом 46,закрепленным на оси 47 с установвленной на нем пружиной 48, имеющей опору 49. При этом конец рычага 46 имеет возможность соединения с контактной площадкой 50 электромагнита 51. Механическое расстормаясивание механизма осуществляется рычагом 46.

Устройство работает следующ нм образом.

Пилот размещается в кресле 52 кабины 10 как в кабине реального ЛА. Режим работы, в зависимости от решаемой задачи задается пилотом посредством ручки зшравления ДА 53, отклонения которой и определяют параметры углового полоясения кабины 10 по тангажу и крену. Система подвиясности кабины является составной частью пилотажного тренажера АА и взаимодействует с автоматизированной системой упргшления пилотажного треналсера.

информация поступает на датчики (не показано), задающие соответствующий резким работы приводным электродвигателям 20, 21 и воспроизводится системой подвилсности кабины пилотажного тренаясера, при этом сама кабина 10 занимает соответствующее з ловое полож;ение по тангажу и крену. Отклонения кабины 10 по тангажу и крену моясет происходить по команде автоматизированной системы управления пилотажного тренаясера, согласно заданной программе.

Система подвизкности по тангажу срабатывает при поступлении сигнала на электродвигатель 20, который приводит в действие барабан 22. При повороте барабана 22 в ту или иную сторону на заданный угол происходит наматывание одной ветви тросовой проводки 24 и разматывание другой. Концы тросовой проводки 24 лсестко закреплены в углах сегмента 18, лсестко закрепленного на раме 5. Натяж ной ролик 26 обеспечивает быстродействие системы, способствуя за счет его подпружинивания посредством рычага 27 быстрому наматы ванию и соответствующей ветви тросовой проводки 24. Трос 24, за крепленный в направляющем сегменте 18 поворачивает раму 5 вокруг горизонтальной оси У-У в вертикальной плоскости в подщипниках 3 на полуосях 4, установленных в основании 1. Заодно с рамой 5 происхо дит поворот по зпглам тангажа и платформы 9 с закрепленной на ней кабиной 10.

При поступлении управляющего сигнала, заданного двизкением ручки управления 53 на приводной по крену двигатель 21, соответственно происходит заданный поворот барабана 23, который поворачиваясь наматывает одну ветвь тросовой проводки 30 и разматывает вторую, поскольку концы тросовой проводки лсестко закреплены в углах направляющего сегмента 19, при наматывании той или иной ветви соответственно происходит поворот платформы 9 с кабиной 10. Быстродействие системы привода по крену обеспечивается за счет отсутствия люфтов и зазоров, присущих слолсным кинематическим приводам, например, зубчатым передачам и за счет предлолсенной в полезной моднли системы натялсения тросовых проводок 24, 30. их с рамой 5 и платформой 9 проходит в вертикальной плоскости.

При этом тросовая проводка 24 совершает возвратно-поступательное двилсение.

Тросовая проводка 30 проходит по роликам 11, 12 закрепленным на основании 1, роликам 13, 14, закрепленным на раме 5 и направляющему сегменту 19, закрепленному на платформе 9 и образует наружный 30 и внутренний 31 контуры проводки. Наружный контур провод ки 30 проходит в вертикальной плоскости, перпендикулярной плоско сти располоясения проводки 24.

Наруясный 30 и внутренний 31 контуры проводки привода по крену распололсены в статическом состоянии в одной плоскости .Для снятия крутящих моментов наружного контура 30 установлен компенсатор 32 и внутренний контур привода 31. Проходяпщй внутри компенсатора 32 трос 31 внутреннего контура ясестко закреплен пластинами 38, 39, при помощи стяжных болтов 40, при этом поступательно перемещается весь компенсатор 32 между роликами 13 и 14. Установлен ный мелсду внутренним 34 и наружным 35 корпусами подшипник 36 обеспечивает колебательное вращение троса 31с пластинами 38,39 во круг троса 30, что и обеспечивает компенсацию крутящих моментов. Наружный контур тросовой проводки 30 соверщает только поступа тельные двилсения.

Безопасность системы обеспечивается гидравлическим аварийным тормозом 41, который молсет срабатывать от управляющего сигнала из кабины 10 или, в ручном релсиме, при нажатии рычага 46 механического растормалсивания. При поступлении сигнала или поворота рычага 46 происходит сжатие пружины 48, поворот вокруг оси 47 и воздействие рычага 46 на щток 45 гидроцилиндра 43. В цилиндре 43 создается давление гидролсидкости, которое воздействуя на тормозные цилиндры 41, приводит их в двилсение, происходит тормолсе ние и остановка системы подвижности.

Полезная модель молсет применяться в первую очередь для летного состава навыкам пилотирования ЛА, тренировки пилотов в условиях максимально приближенных к реальным с созданием ускорений и угловых перемещений кабины 10 треналсера, имитирующих из2сс / ге с

9

менение пространственного полонсения ЛА.

Кроме того, полезная модель может использоваться для медицинских исследований, а таклсе в различных атракционах.

Согласно предлолсенной полезной модели изготовлен опытный образец подвинсной системы кабины ЛА, смонтирован и испытан в составе пилотажного тренажера из выпускаемых в отечественной промышленности узлов, деталей и материалов. Использование предлоясенной полезной модели позволяет обеспечить эффективную имитацию физических факторов, воздействующих на пилота в реальном полете при минимальных затратах на изготовление и эксплуатацию системы подвижности кабины пилотажного тренансера АЛ.

В таблице 1 приведены параметры, полученные при испытании подвижной ситемы пилотажного тренажера, согласно предлоясенной полезной модели и при испытании аналога подвиншой системы ком плексной трена керной системы (КТС), разработанный НПО ЭРА г. Пенза.

Таблица 1

N Параметр двилсения п.п. 1. Перемещение по крену t5 2. Скорость по крену 3. Ускорение по крену120 град/с 4. Перемещение по тангажу ±10 5. Скорость по тангажу 110 град/с

Предлозкенная

подвижная

система tlO град/с 170 град/с ±171 град/с 2130 1 70 град/с ±171 град/с

Установка двигателей на основании нозволяет значительно снизить вес ПОДВИ2КНЫХ частей, а применение в качестве приводов тросовой проводки не только упрощает конструкцию системы подвиясности ка бины пилотажного тренажера в целом, но и позволяет повысить быст родействие и снизить габариты тренажера, полезная площщадь кото рого составляет примерно 9 м, а высота не превып1ает ,5 м.

Подвилшую систему кабины ЛА предполагается применять в составе пилотажных тренажеров в предполетной тренировке и летного состава.

Автор - заявитель: ,jfc) j, В. Елисеев

J c / /2. y 11

Claims (6)

1. Система подвижности кабины пилотажного тренажера летательного аппарата (ЛА), содержащая вилкообразное основание с установленным в нем с возможностью вращения по углам тангажа в вертикальной плоскости вокруг горизонтальной оси, перпендикулярной плоскости симметрии ЛА поддерживающего корпуса, посредством жестко закрепленных на нем полуосей, входящих в симметрично расположенные на вертикальных составляющих основания подшипниковые узлы, закрепленную на поддерживающем корпусе в механизме обеспечения подвижности платформу с установленной на ней кабиной с возможностью вращения по углам крена в вертикальной плоскости, перпендикулярной продольной оси ЛА, электродвигатели с приводами угловых перемещений кабины ЛА по тангажу и крену, отличающаяся тем, что поддерживающий корпус выполнен в виде вилкообразной рамы, а приводы вращения выполнены в виде тросовой проводки, связывающей приводные по тангажу и крену электродвигатели, соответственно с рамой и платформой, при этом проводка проходит по направляющим роликам и симметрично расположенным сегментам, жестко закрепленным соответственно на раме и платформе в плоскости их вращения.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что механизм обеспечения подвижности по крену выполнен в виде полуосей, вращающихся в подшипниковых узлах и установленных симметрично на оси вращения.

3. Система по п.1 или 2, отличающаяся тем, что приводные электродвигатели установлены на неподвижном основании, а их приводы, образующие замкнутые контуры соответственно с рамой и платформой, расположены в двух перпендикулярных плоскостях.

4. Система по одному из пп.1-3, отличающаяся тем, что привод вращения по крену выполнен в виде наружного и внутреннего контура тросовой проводки, соединенных между собой компенсатором крутящих моментов.

5. Система по одному из пп.1-4, отличающаяся тем, что по крайней мере один ролик каждого контура тросовой проводки снабжен натяжителем.

6. Система по одному из пп.1-5, отличающаяся тем, что она снабжена аварийным гидравлическим тормозом.