УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СИЛЫ ТЯГИ РЕАКТИВНОГО ДВИГАТЕЛЯ ТРАНСПОРТНОГО АППАРАТА И СПОСОБ РЕГУЛИРОВКИ УСТРОЙСТВА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СИЛЫ ТЯГИ Российский патент 2008 года по МПК G01L5/13 

Предложенное устройство и способ его регулировки относятся к средствам измерения силы тяги реактивного двигателя транспортного аппарата и могут быть использованы в авиакосмической промышленности и других отраслях народного хозяйства, где возможно использование реактивных двигателей.

Серьезным препятствием в разработке системы крепления двигателей, особенно нескольких прямоточных, скомпонованных в одну линию под фюзеляжем, является температурное расширение их корпусов, которое даже для двигателей небольшой тяги может достигать нескольких миллиметров, что делает возможным заметное изменение направления усилия тяги вследствие увеличения геометрических размеров корпусов двигателей, устройств их креплений и расстояния между устройствами крепления. Кроме этого, совмещение гиперзвуковых прямоточных двигателей с планером транспортного аппарата существенно осложняет процесс определения эффективной тяги из-за изменения взаимодействия внешнего потока, обтекающего планер, с течением потока продуктов сгорания в полуограниченном сопле при изменении направления силы тяги самого реактивного двигателя.

Известна наиболее распространенная конструкция подвески реактивного двигателя транспортного аппарата для измерения усилия его тяги, выполненная на шарнирно-стержневых тягах и цилиндрическом шарнире, который передает усилие от реактивного двигателя на неподвижные части транспортного аппарата, например, планера самолета, содержащая силоизмерительный агрегат, его крепление к неподвижным частям транспортного аппарата и к реактивному двигателю, устройство, направляющее и компенсирующее тепловое расширение реактивного двигателя (см., например, патент США №5170662, МПК G01M 15/00, опубл. 15.05.92, патентообладатель фирма CHEKMA (SNECMA)). Недостатком указанной конструкции является то, что при удлинении корпуса реактивного двигателя шарнирно-стержневые тяги отклоняются от вертикального положения на величину удлинения корпуса двигателя и двигатель, удлиняясь, поворачивается вокруг цилиндрического шарнира. Это приводит к изменению направления вектора силы тяги реактивного двигателя, которое должно компенсироваться органами аэродинамического управления летательного аппарата. Особенно это трудно сделать для прямоточных реактивных двигателей. Кроме этого, в узле цилиндрического шарнира сложно разместить какой-либо из известных в настоящее время, отработанных в промышленности датчиков для измерения усилия тяги реактивного двигателя. Вследствие этого необходимо усложнять конструкцию системы и вводить термокомпенсационную платформу и связанный с ней силоизмерительный агрегат.

Наиболее близким техническим решением, касающимся устройства для измерения силы тяги реактивного двигателя, выбранным нами за прототип и имеющее набольшее число общих признаков, является устройство для измерения силы тяги реактивного двигателя транспортного аппарата (см. опубликованную заявку США №2001/029779, МПК G01L 5/13. опубл. 18.10.2001, авторы Роберт Малброк (Malbrouck Robert) и др.), которое содержит силоизмерительный агрегат, его крепление к неподвижным частям транспортного аппарата и к реактивному двигателю, устройство, направляющее и компенсирующее тепловое расширение реактивного двигателя в условиях летных испытаний, выполненное в виде термокомпенсационной платформы (ТКП), которая крепится к фюзеляжу летательного транспортного аппарата на четырех гибких пластинах, и датчик силоизмерительного агрегата, который одновременно крепится к неподвижным частям летательного аппарата, например к фюзеляжу и к ТКП, и воспринимает усилие от ТКП и передает его на фюзеляж. При этом предложенный прямоточный двигатель крепится к ТКП таким же образом, как это указано для прототипа. Соответственно, усилие тяги двигателя передается на ТКП и далее через датчик силы тяги на фюзеляж. Гибкие пластины, на которых крепится ТКП, обеспечивают свободное перемещение ТКП в осевом направлении, по линии действия силы тяги двигателя, и препятствуют его смещению в поперечном направлении.

Недостатками этого варианта конструкции являются:

во-первых, возникновение углового отклонения реактивного двигателя при нагреве стенок его корпуса и тяг подвески во время его работы, изменяющего аэродинамическую балансировку летательного транспортного аппарата, из-за изменения направления линии действия силы тяги реактивного двигателя;

во-вторых, введение в конструкцию дополнительного узла - ТКП - приводит к усложнению, увеличению веса и габаритов всей конструкции;

в-третьих, наличие первых двух указанных причин приводит к невозможности точной юстировки и градуировки устройства в составе летательного аппарата из-за неопределенности направления вектора тяги в полете, зависящего от температуры нагрева стенок реактивного двигателя и его подвесных устройств.

Технической задачей изобретения в части устройства является повышение эффективности работы и точности замеров усилия устройством для измерения силы тяги реактивного двигателя транспортного аппарата.

Техническая задача решается тем, что устройство для измерения силы тяги реактивного двигателя транспортного аппарата содержит силоизмерительный агрегат, его крепление к неподвижным частям транспортного аппарата и к реактивному двигателю, устройство, направляющее и компенсирующее тепловое расширение реактивного двигателя в условиях летных испытаний. Устройство, направляющее и компенсирующее тепловое расширение, снабжено, по меньшей мере, двумя открытыми коробчатыми направляющими, размещенными, так же как и реактивный двигатель, на неподвижных частях транспортного аппарата параллельно или близко к параллельному положению относительно его строительной оси или строительной горизонтали, например, оси фюзеляжа летательного аппарата или корпуса иного транспортного аппарата или расчетной линии действия силы тяги реактивного двигателя, имеющими, по меньшей мере, две беговые дорожки, расположенные на ее противоположных боковых стенках и установленные с возможностью регулирования параллельности указанному направлению и взаимного положения. Внутри каждой направляющей установлен, по меньшей мере, один ползун, выполненный в виде двух роликов, каждый из которых установлен с возможностью вращения на оси и качения по соответствующей беговой дорожке, причем, по меньшей мере, три ползуна, жестко связаны с реактивным двигателем.

В устройстве для измерения силы тяги реактивного двигателя один из двух роликов каждого ползуна установлен эксцентрично оси, и упруго поджат к соответствующей беговой дорожке.

Устройство для измерения силы тяги реактивного двигателя дополнительно снабжено, по меньшей мере, одним упругим демпфером, каждая коробчатая направляющая снабжена дополнительной беговой дорожкой, расположенной перпендикулярно оси роликов соответствующего ползуна и параллельно или близко к параллельному положению относительно одной линии, выбранной из ранее указанных трех линий, которые предпочтительно могут располагаться в горизонтальной плоскости, причем ось каждого ползуна снабжена полусферическим выступом, имеющим антифрикционное покрытие и размещенным в направляющей с возможностью упругого контакта с дополнительной беговой дорожкой.

Устройство для измерения силы тяги реактивного двигателя транспортного аппарата, в котором упругий демпфер установлен между дополнительной направляющей, и/или коробчатой направляющей, а также и/или между полусферическим выступом и осью роликов ползуна.

Устройство для измерения силы тяги реактивного двигателя транспортного аппарата, в котором, по меньшей мере, одна беговая дорожка коробчатой направляющей снабжена устройством регулирования ее параллельности одной линии, выбранной из ранее указанных трех линий, и взаимного положения со второй беговой дорожкой, выполненным в виде, по меньшей мере, двух резьбовых и, по меньшей мере, одного регулирующего элемента.

Устройство для измерения силы тяги реактивного двигателя, в котором регулирующий элемент расположен между беговой дорожкой и коробчатой направляющей и установлен с возможностью жесткого крепления соответствующим резьбовым элементом.

Устройство для измерения силы тяги реактивного двигателя, в котором каждый резьбовой элемент имеет сферическую поверхность, сопряженную с поверхностью крепления беговой дорожки.

При решении указанной технической задачи достигаются следующие технические результаты.

Устройство для измерения силы тяги реактивного двигателя транспортного аппарата содержит силоизмерительный агрегат, его крепление к неподвижным частям транспортного аппарата и к реактивному двигателю, устройство, направляющее и компенсирующее тепловое расширение реактивного двигателя. Последнее указанное устройство снабжено, по меньшей мере, двумя открытыми коробчатыми направляющими, размещенными, так же как и двигатель, на неподвижных частях транспортного аппарата параллельно или близко к параллельному положению относительно его строительной горизонтали, строительной оси или расчетной линии направления действия силы тяги реактивного двигателя. По меньшей мере, в двух направляющих можно разместить попарно четыре ползуна, расположенные в одной плоскости. В трех параллельных направляющих можно разместить три ползуна, которые также обеспечат плоскопараллельное перемещение реактивного двигателя. Оба варианта размещения ползунов могут позволить полностью разгрузить силоизмерительный агрегат от любых поперечных вибраций, сил и их составляющих, действующих на двигатель в направлениях, отличных от направления действия силы тяги реактивного двигателя, и тем самым повысить точность измерения указанной силы тяги. Перемещение ползунов, связанное с тепловым расширением корпуса реактивного двигателя, так же как и их смещение, необходимое для измерения усилия его тяги, незначительно, поэтому вес и габариты коробчатых направляющих малы. Коробчатая форма направляющих позволяет надежно обеспечить строго прямолинейное движение реактивного двигателя и исключить выпадение из них ползунов, жестко связанных с последним. Каждая направляющая имеет, по меньшей мере, две беговые дорожки, расположенные на ее противоположных боковых стенках. Внутри каждой направляющей установлен, по меньшей мере, один ползун, выполненный в виде двух роликов, каждый из которых установлен с возможностью вращения, например, на оси в шарикоподшипниках и взаимодействия с соответствующей беговой дорожкой, а, по меньшей мере, три ползуна жестко связаны с реактивным двигателем. При этом достигается малое трение качения и легкая регулировка взаимного положения направляющих в пределах технологических зазоров их изготовления и сборки, а также при осевом тепловом расширении корпуса реактивного двигателя ползуны и соответствующие их части, связанные с ними, перемещаются свободно, прямолинейно и строго по выбранной прямой. При этом любое осевое смещение ползунов вдоль одной линии, выбранной из трех ранее указанных линий, таких как строительная ось или строительная горизонталь, например, ось фюзеляжа летательного или корпуса иного транспортного аппарата или расчетная линия действия силы тяги реактивного двигателя не изменяет положение реактивного двигателя относительно направления действия его силы тяги, то есть не влияет на силовую балансировку транспортного аппарата.

Очевидно, что в предложенной конструкции можно использовать и другие виды ползунов, но при этом будут ухудшаться какие-либо ее показатели, например, ползун в виде параллелепипеда увеличит трение и снизит точность измерения силы тяги, большее число роликов усложнит конструкцию и повысит стоимость ее изготовления и регулировки. Самая простая конструкция подшипников роликов основана на трении скольжения и имеет наименьшую стоимость и высокую надежность, установка других подшипников, например, как ранее указывалось шарикоподшипников, снизит не только трение, но и надежность.

В устройстве для измерения силы тяги реактивного двигателя один из двух роликов каждого ползуна установлен эксцентрично оси и упруго поджат к соответствующей беговой дорожке (аналогично торсионной подвеске). Это позволяет снизить требования к точности изготовления, сборки и регулировки направляющего устройства, компенсирующего тепловое расширение реактивного двигателя, так как упругие деформации оси эксцентрично расположенного ролика позволяют снизить требования к указанным допускам.

Устройство для измерения силы тяги реактивного двигателя дополнительно снабжено, по меньшей мере, одним упругим демпфером, каждая коробчатая направляющая снабжена дополнительной беговой дорожкой, расположенной перпендикулярно оси роликов соответствующих ползунов и параллельно или близко к параллельному одной линии, выбранной из трех ранее указанных линий. Ось каждого ползуна снабжена полусферическим выступом, имеющим антифрикционное покрытие и размещенным в направляющей с возможностью упругого контакта с дополнительной беговой дорожкой. Такое дополнение позволяет устранить влияние боковых, поперечных оси транспортного аппарата усилий, компенсировать их и повысить точность измерения. При этом компенсируется и тепловое расширение корпуса реактивного двигателя в поперечном направлении.

Устройство для измерения силы тяги реактивного двигателя транспортного аппарата, в котором упругий демпфер установлен между коробчатой направляющей и/или одной из двух, и/или дополнительной беговой дорожкой, а также и/или между полусферическим выступом и осью роликов ползуна, позволяет также снизить требования к точности изготовления ползунов, беговых дорожек и полусферических выступов.

Устройство для измерения силы тяги реактивного двигателя транспортного аппарата, в котором, по меньшей мере, одна беговая дорожка каждой коробчатой направляющей снабжена устройством регулирования ее параллельности той же одной линии, выбранной из трех ранее указанных линий, и взаимного положения со второй беговой дорожкой, выполненным в виде, по меньшей мере, двух резьбовых и, по меньшей мере, одного регулирующего элемента. Это снижает требования к точности изготовления и установки беговых дорожек и коробчатых направляющих на неподвижных частях транспортного аппарата и позволяет точно отрегулировать взаимное положение всех необходимых деталей направляющего устройства.

Устройство для измерения силы тяги реактивного двигателя, в котором регулирующий элемент расположен между беговой дорожкой и коробчатой направляющей и установлен с возможностью жесткого крепления соответствующим резьбовым элементом, позволяет наиболее просто выполнить при изготовлении детали направляющего устройства и обеспечить его ремонтопригодность в эксплуатации, а также позволяет при регулировке подбирать любые наборы вариантов регулирующих элементов и легко заменять их на один цельный для его работы в условиях реальной эксплуатации транспортного аппарата.

Устройство для измерения силы тяги реактивного двигателя, в котором каждый резьбовой элемент имеет сферическую поверхность, сопряженную с поверхностью крепления беговой дорожки, позволяет снизить деформации коробчатых направляющих и его беговых дорожек после их регулировки вследствие возможности самоустановки взаимного, необходимого положения взаимодействующих деталей крепления беговых дорожек.

Известен способ регулировки устройства для измерения силы тяги реактивного двигателя (см. патент США №5170662, МПК G01L 5/13, опубл. 15.12.92, заявитель фирма СНЕКМА (Societe Nationale d'Etude et de Construction de Moteurs d'Aviation - SNECMA)), включающий установку реактивного двигателя на испытательном стенде, регулировку штатного силоизмерительного агрегата для измерения силы тяги реактивного двигателя и устройства, направляющего и компенсирующего тепловое расширение реактивного двигателя путем ограничения перемещения двигателя в направлениях, перпендикулярных линии направления действия его силы тяги. Последнее устройство имеет гибкие ленты, ограничивающие указанные перемещения, что значительно усложняет выверку устройства так как требует одинакового изменения теплового состояния, одинаковых механических свойств материала гибких лент, регулировки их параллельности и длины, а также нагрузки на них, так как в противном случае сложно обеспечить параллельность перемещения реактивного двигателя и передачу на штатный силоизмерительный агрегат только самого усилия тяги из-за возникновения и передачи на указанное устройство боковых сил реакции опор или изменения направления усилия тяги при тепловом расширении корпуса реактивного двигателя, искажающих показания силоизмерительного агрегата. Для устранения этих отрицательных последствий реактивный двигатель обычно устанавливают на термокомпенсационную платформу со штатными креплениями к транспортному аппарату, что значительно усложняет, удорожает измерительный стенд и сами испытания.

Известен способ регулировки агрегата для измерения силы тяги реактивного двигателя транспортного аппарата (см. патент РФ №2221995, МПК G01L 5/00, опубл. 20.01.2006, заявитель ФГУП НПО прикладной механики им. академика М.Ф.Решетнева), включающий установку реактивного двигателя на испытательном стенде, регулировку штатного агрегата для измерения силы тяги реактивного двигателя и устройства, направляющего и компенсирующего тепловое расширение реактивного двигателя, путем ограничения перемещения двигателя в направлениях, перпендикулярных линии направления действия его силы тяги. Устройство, направляющее и компенсирующее тепловое расширение реактивного двигателя, выполнено в виде гибкого подвеса, а ограничение перемещения двигателя в направлениях, перпендикулярных линии направления действия его силы тяги, достигается только в одной вертикальной плоскости из-за возможности свободного смещения в других указанных боковых направлениях. Это устройство накладывает ограничения на место установки гибкой тяги, так как требует обязательной подвески (закрепления гибкой тяги) только в точке центра масс системы двигатель-силоизмерительный агрегат. При раскачивании указанной системы в поле гравитационных сил, вследствие изменения силы тяги или вибрации системы, на штатный силоизмерительный агрегат будут действовать центробежные силы, искажающие его показания.

Целью предлагаемого изобретения в части способа будет упрощение и удешевление работы устройства для измерения силы тяги реактивного двигателя транспортного аппарата, его регулировки и испытаний.

Указанная цель достигается тем, что способ регулировки устройства для измерения силы тяги реактивного двигателя транспортного аппарата, включает установку реактивного двигателя на транспортном аппарате, подготовку штатного силоизмерительного агрегата для измерения силы тяги реактивного двигателя и устройства, направляющего и компенсирующего тепловое расширение реактивного двигателя путем ограничения перемещения двигателя в направлениях, перпендикулярных линии направления действия его силы тяги. Затем транспортный аппарат устанавливают, так чтобы его строительная ось располагалась горизонтально. В нем реактивный двигатель устанавливают параллельно или близко к параллельному положению относительно строительной оси, или строительной горизонтали транспортного аппарата, или расчетной линии направления действия силы тяги реактивного двигателя в указанном аппарате. Ограничивают перемещение реактивного двигателя в направлениях, перпендикулярных той же одной линии, выбранной из указанных ранее трех линий, путем его установки в прямолинейных, коробчатых направляющих, имеющих беговые дорожки для ползунов реактивного двигателя и установленных также параллельно той же одной линии, выбранной из указанных ранее трех линий. Определяют линию реального направления действия силы тяги реактивного двигателя.

Затем регулируют положение коробчатых направляющих, чтобы они располагались параллельно реальной линии направления действия силы тяги реактивного двигателя. Потом в каждой направляющей регулируют параллельность, по меньшей мере, одной из беговых дорожек указанной реальной линии направления действия силы тяги реактивного двигателя. Последовательно проверяют: вначале параллельность остальных беговых дорожек отрегулированной беговой дорожке, затем свободное движение по ним соответствующего ползуна и отсутствие его заклинивания при перемещении совместно с реактивным двигателем в направляющих по линии реального направления действия силы тяги реактивного двигателя во время проведения измерений и при тепловом расширении последнего. Снимают характеристику тяги реактивного двигателя образцовым внешним силоизмерительным агрегатом и сравнивают его показания с показаниями штатного агрегата для измерения силы тяги реактивного двигателя, при необходимости изменяют характеристику штатного агрегата и регулируют направляющие и/или их беговые дорожки.

При этом достигаются описанные ниже технические результаты.

Способ регулировки агрегата для измерения силы тяги реактивного двигателя транспортного аппарата, включающий установку реактивного двигателя на аппарате, подготовку штатного силоизмерительного агрегата для измерения силы тяги реактивного двигателя и устройства, направляющего и компенсирующего тепловое расширение реактивного двигателя, путем ограничения перемещения двигателя в направлениях, перпендикулярных одной линии, выбранной из указанных ранее трех линий, позволяет простыми и дешевыми средствами обеспечить перемещение реактивного двигателя, измерение его силы тяги только по одному необходимому направлению ее действия и исключить действие на силоизмерительный агрегат сил от других воздействий в других направлениях и их составляющих, например центробежных сил при эволюциях транспортного аппарата. Ограничивают перемещение реактивного двигателя в направлениях, перпендикулярных той же одной линии, выбранной из указанных ранее трех линий, путем установки двигателя в прямолинейных, коробчатых направляющих, имеющих беговые дорожки для ползунов реактивного двигателя и установленных также параллельно той же одной линии, выбранной из указанных ранее трех линий. Это наиболее простые, дешевые и эффективные средства для выполнения этого действия. При этом транспортный аппарат устанавливают, так чтобы его строительная ось располагалась горизонтально. Это действие современными средствами можно сделать очень просто, а простых, дешевых и точных средств, реализующих это действие, много, например, таких как строительный уровень. Реактивный двигатель в транспортном аппарате устанавливают с помощью тех же простых и дешевых средств параллельно или близко к параллельному положению относительно той же одной линии, выбранной из указанных ранее трех линий. Определяют линию реального направления действия силы тяги реактивного двигателя, например, на работающем реактивном двигателе с помощью образцового силоизмерительного агрегата. При необходимости можно по второму варианту наоборот повернуть реактивный двигатель, так чтобы его линия направления действия силы тяги была параллельна горизонтали. Это значительно проще. Потом регулируют положение направляющих параллельно реальной линии направления действия силы тяги реактивного двигателя, которая как во втором варианте может быть размещена параллельно горизонтали. Затем в каждой направляющей регулируют параллельность, по меньшей мере, одной из беговых дорожек вновь выбранному положению указанной реальной линии направления действия силы тяги реактивного двигателя. Регулирование можно провести, например, путем установки под беговые дорожки в направляющих необходимых по толщине и форме пластинок или кусочков фольги, а после достижения необходимого результата их можно заменить одним цельным, специально изготовленным регулирующим элементом. Это значительно упрощает процесс регулировки и повышает его точность и надежность при работе реактивного двигателя. Последовательно проверяют параллельность остальных беговых дорожек отрегулированной беговой дорожке, свободное движение по ним соответствующего ползуна и отсутствие его заклинивания при его перемещении совместно с реактивным двигателем в направляющих по линии реального направления действия силы тяги и теплового расширения реактивного двигателя. Снимают характеристику тяги реактивного двигателя образцовым внешним силоизмерительным агрегатом и сравнивают его показания с показаниями штатного агрегата для измерения силы тяги реактивного двигателя. При необходимости изменяют характеристику штатного агрегата и регулируют направляющие и/или их беговые дорожки, что значительно снижает стоимость и трудозатраты при подготовке и регулировке устройства для измерения силы тяги реактивного двигателя, вследствие возможности прямого измерения величины усилия тяги, повышает точность и надежность измерений силы тяги реактивного двигателя в условиях реального полета летательного аппарата или перемещения другого типа транспортного аппарата.

На фиг.1 показан в изометрической проекции реактивный двигатель с тремя ползунами и силоизмерительным устройством.

На фиг.2 изображен вид сверху реактивного двигателя по Фиг.1.

На фиг.3 изображен вид с боку реактивного двигателя по Фиг.1.

На фиг.4 изображен разрез транспортного аппарата, в котором установлен реактивный двигатель.

На фиг.5 изображен вид на ползун в коробчатой направляющей со стороны двигателя.

На фиг.6 изображен разрез по А-А на фиг.5.

На фиг.7 изображен вид Б на фиг.6.

На фиг.8 показан реактивный двигатель с четырьмя ползунами и силоизмерительным устройством в изометрической проекции.

На фиг.9 изображен вариант ползуна с эксцентрично расположенным роликом.

На фиг.10 изображен разрез фиг.9 по В-В.

На фиг.11 изображен вид Д на фиг.10.

Устройство для измерения силы тяги реактивного двигателя содержит силоизмерительный агрегат 1, его крепление 2 к неподвижным частям 3 корпуса транспортного аппарата 4 и крепление 5 к реактивному двигателю 6. Устройство, направляющее и компенсирующее тепловое расширение, снабжено, по меньшей мере, двумя открытыми коробчатыми направляющими 7, размещенными на неподвижных частях 8 корпуса транспортного аппарата 4, например, на силовом наборе фюзеляжа аппарата 4 параллельно линии 9 направления действия силы тяги реактивного двигателя. Каждая открытая коробчатая направляющая 7 имеет, по меньшей мере, две беговые дорожки 10 и 11 (подробнее см. Фиг.5, 6 и 7), расположенные на ее противоположных боковых стенках 12 и 13 и установленные с возможностью регулирования параллельности как линии 9 направления действия силы тяги, так и взаимного положения. Внутри каждой направляющей 7 установлен, по меньшей мере, один ползун 14, выполненный в виде двух роликов 15 и 16, каждый из которых установлен с возможностью вращения на оси 17 и качения по соответствующей беговой дорожке 10 или 11.

Очевидно, что для плоскопараллельного перемещения реактивного двигателя необходимо, чтобы, по меньшей мере, три ползуна были жестко связаны с корпусом реактивного двигателя и установлены в параллельных направляющих, жестко связанных с корпусом аппарата. Более технологичное выполнение устройства, направляющего и компенсирующего тепловое расширение реактивного двигателя, может выглядеть так, как показано на Фиг.8. Открытые коробчатые направляющие в нем размещены параллельно в одной плоскости по обеим боковым сторонам корпуса реактивного двигателя 6, установленного в них на четырех ползунах 14, попарно расположенных в соответствующих направляющих. Такое выполнение устройства позволяет упростить изготовление направляющих и ползунов путем их унификации. Предпочтительно располагать указанную плоскость в плоскости расположения центра тяжести или центра масс реактивного двигателя, а ползуны - и/или симметрично центру масс, что должно снизить возможность возникновения и действия на него моментов сил от сил инерции. Регулировка параллельности направляющих может осуществляться с помощью любых известных или указанных средств.

Один из двух роликов каждого ползуна устройства для измерения силы тяги реактивного двигателя может быть установлен эксцентрично оси и упруго поджат к соответствующей беговой дорожке (Фиг.9-11).

Устройство для измерения силы тяги реактивного двигателя дополнительно снабжено, по меньшей мере, одним упругим демпфером 18 (Фиг.6), предпочтительно выполненным из упругих полимеров, а каждая коробчатая направляющая снабжена дополнительной беговой дорожкой 19, расположенной перпендикулярно плоскости расположения осей 17 роликов 15 и 16 ползунов 14 и параллельно линии 9 направления действия силы тяги. Ось 17 каждого ползуна 14 снабжена полусферическим выступом 20, имеющим антифрикционное покрытие 21 и размещенным в направляющей 7 с возможностью упругого контакта с дополнительной беговой дорожкой 19.

Упругий демпфер 18, предпочтительно выполненный из упругих полимеров, в устройстве для измерения силы тяги реактивного двигателя может быть установлен между коробчатой направляющей 7, и/или одной из двух беговых дорожек 10 и/или 11, и/или дополнительной беговой дорожкой 19, а также (Фиг.10) предпочтительно выполненный в виде витой пружины, и/или между полусферическим выступом 20 и осью 17 роликов ползуна.

Устройство для измерения силы тяги реактивного двигателя, в котором, по меньшей мере, одна беговая дорожка, например, 11 и/или одна из дополнительных беговых дорожек 19 коробчатой направляющей 7 снабжена устройством регулирования ее параллельности направлению действия силы тяги и взаимного положения со второй оппозитно расположенной беговой дорожкой, выполненным в виде, по меньшей мере, двух резьбовых 22 и 23 и, по меньшей мере, одного регулирующего элемента 24.

Регулирующий элемент 24 может быть расположен между одной из беговых дорожек и соответствующей коробчатой направляющей и установлен с возможностью жесткого крепления резьбовым элементом 22 и/или 23.

Каждый резьбовой элемент 22 или 23 может иметь сферическую поверхность 25, сопряженную с поверхностью 26 крепления соответствующей беговой дорожки.

После осуществления предложенного способа регулировки устройство для измерения силы тяги реактивного двигателя транспортного аппарата работает следующим образом.

В процессе полета транспортного аппарата предлагаемое устройство обеспечивает свободное перемещение реактивного двигателя в продольном направлении, совпадающим с направлением действия силы тяги реактивного двигателя, и ограничивает перемещение в вертикальном и поперечном направлениях, а также препятствует его повороту вокруг какой-либо оси. Это дает возможность свободно передавать усилия от тяги реактивного двигателя на штатный силоизмерительный агрегат и компенсировать термическое расширение корпуса и креплений двигателя при нагреве стенок его камеры сгорания во время работы. Кроме этого, обеспечивается возможность тарировки системы измерения усилий от тяги двигателя в собранном виде на летательном аппарате перед стыковкой его с ускорителем на технической позиции с помощью рабочего тарировочного устройства. При этом использование датчиков штатного силоизмерительного агрегата балочного типа позволяет проводить измерения во взаимно противоположенных направлениях, то есть кроме измерения усилия от тяги двигателя возможно измерение и аэродинамического сопротивления двигателя в моменты отсутствия подачи топлива в камеру сгорания, например, как это описано в патенте РФ №2242736 от 26.02.2003. Соответственно тарировка устройства в этом случае должна производиться во взаимно противоположенных направлениях.

При необходимости в случае, например, запуска, взлета или разгона летательного аппарата бустером или других штатных режимов с большими продольными или вибрационными перегрузками, на направляющих 7 возможна установка стопоров с электромагнитным приводом (на чертежах не показаны), которые стопорят перемещения ползунов в продольном направлении во время работы бустера и освобождают их после отделения от бустера по специальному сигналу на электромагниты.

После тарировки и выверки параллельности направляющих и беговых дорожек в стендовых условиях на земле реактивный двигатель запускается для работы в полете или для взлета на земле.

После взлета или запуска в полете реактивный двигатель прогревается до стабильного теплового состояния стопоры отпускают ползуны, и они свободно могут перемещаться вдоль направляющих в продольном направлении вдоль линии направления действия силы тяги, предотвращая его смещение в вертикальном и/или боковом направлении. Малое трение качения роликов и скольжения полусферического выступа вдоль дополнительной направляющей не может сколь - нибудь значительно изменить усилие тяги, практически полностью передаваемое на силоизмерительный агрегат.

Перечень позиций устройства для измерения силы тяги реактивного двигателя

1. Силоизмерительный агрегат.

2. Крепление силоизмерительного агрегата к неподвижным частям транспортного аппарата.

3. Неподвижные части корпуса транспортного аппарата.

4. Корпус транспортного аппарата.

5. Крепление силоизмерительного агрегата к реактивному двигателю.

6. Реактивный двигатель.

7. Открытые коробчатые направляющие.

8. Неподвижные части корпуса транспортного аппарата для крепления коробчатых направляющих.

9. Линия направления действия силы тяги реактивного двигателя 6

10. Беговая дорожка коробчатой направляющей 7.

11. Беговая дорожка коробчатой направляющей 7.

12. Боковая стенка коробчатой направляющей 7.

13. Боковая стенка коробчатой направляющей 7.

14. Ползун.

15. Ролик.

16. Ролик.

17. Ось двух роликов ползуна 14.

18. Упругий демпфер.

19. Дополнительная беговая дорожка.

20. Полусферический выступ.

21. Антифрикционное покрытие.

22. Резьбовой элемент.

23. Резьбовой элемент.

24. Регулирующий элемент.

25. Сферическая поверхность резьбового элемента.

26. Сферическая поверхность крепления беговой дорожки.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для замеров силы тяги реактивного двигателя. Устройство содержит силоизмерительный агрегат, его крепление к неподвижным частям транспортного аппарата и к реактивному двигателю, устройство, направляющее и компенсирующее тепловое расширение реактивного двигателя. Последнее указанное устройство снабжено, по меньшей мере, двумя открытыми коробчатыми направляющими, размещенными, так же как и двигатель, на неподвижных частях транспортного аппарата, параллельно или близко к параллельному положению относительно его строительной горизонтали, строительной оси или расчетной линии направления действия силы тяги реактивного двигателя. По меньшей мере, в двух направляющих можно разместить попарно четыре ползуна, расположенные в одной плоскости. В трех параллельных направляющих можно разместить три ползуна, которые обеспечивают плоскопараллельное перемещение реактивного двигателя. Способ включает установку реактивного двигателя на аппарате, подготовку штатного силоизмерительного агрегата для измерения силы тяги реактивного двигателя и устройства, направляющего и компенсирующего тепловое расширение реактивного двигателя. Транспортный аппарат устанавливают так, чтобы его строительная ось располагалась горизонтально, а сам реактивный двигатель устанавливают в прямолинейных, коробчатых направляющих. Затем снимают характеристику тяги реактивного двигателя образцовым внешним силоизмерительным агрегатом и сравнивают его показания с показаниями штатного силоизмерительного агрегата для измерения силы тяги реактивного двигателя, при необходимости изменяют характеристику штатного силоизмерительного агрегата и регулируют направляющие. Технический результат заключается в упрощении конструкции устройства и повышении точности измерений силы тяги. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 11 ил.

1. Устройство для измерения силы тяги реактивного двигателя транспортного аппарата, содержащее силоизмерительный агрегат, его крепление к неподвижным частям аппарата и к реактивному двигателю, устройство, направляющее и компенсирующее тепловое расширение реактивного двигателя в условиях летных испытаний, отличающееся тем, что устройство, направляющее и компенсирующее тепловое расширение, снабжено, по меньшей мере, двумя открытыми коробчатыми направляющими, размещенными, так же как и реактивный двигатель, на неподвижных частях транспортного аппарата параллельно или близко к параллельному положению относительно его строительной оси, или его строительной горизонтали или расчетной линии направления действия силы тяги реактивного двигателя и имеющими, по меньшей мере, две беговые дорожки, расположенные на ее противоположных боковых стенках и установленные с возможностью регулирования параллельности той же одной линии, выбранной из ранее указанных трех линий, и взаимного положения, внутри каждой направляющей установлен, по меньшей мере, один ползун, выполненный в виде двух роликов, каждый из которых установлен с возможностью вращения на оси и качения по соответствующей беговой дорожке, причем, по меньшей мере, три ползуна жестко связаны с реактивным двигателем.2. Устройство для измерения силы тяги реактивного двигателя транспортного аппарата по п.1, отличающееся тем, что один из двух роликов каждого ползуна установлен эксцентрично оси и упруго поджат к соответствующей беговой дорожке.3. Устройство для измерения силы тяги реактивного двигателя транспортного аппарата по п.1, отличающееся тем, что дополнительно снабжено, по меньшей мере, одним упругим демпфером, каждая коробчатая направляющая снабжена дополнительной беговой дорожкой, расположенной перпендикулярно оси роликов соответствующего ползуна и параллельно или близко к параллельному положению относительно той же одной линии, выбранной из ранее указанных трех линий, причем ось каждого ползуна снабжена полусферическим выступом, имеющим антифрикционное покрытие и размещенным в направляющей с возможностью упругого контакта с дополнительной беговой дорожкой.4. Устройство для измерения силы тяги реактивного двигателя транспортного аппарата по п.3, отличающееся тем, что упругий демпфер установлен между коробчатой направляющей и/или одной из двух, и/или дополнительной беговой дорожкой, а также - и/или между полусферическим выступом и осью роликов ползуна.5. Устройство для измерения силы тяги реактивного двигателя транспортного аппарата по п.1, отличающееся тем, что, по меньшей мере, одна беговая дорожка коробчатой направляющей снабжена устройством регулирования ее параллельности той же одной линии, выбранной из указанных ранее трех линий, и взаимного положения со второй беговой дорожкой, выполненным в виде, по меньшей мере, двух резьбовых и, по меньшей мере, одного регулирующего элемента.6. Устройство для измерения силы тяги реактивного двигателя транспортного аппарата по п.5, отличающееся тем, что регулирующий элемент расположен между беговой дорожкой и коробчатой направляющей и установлен с возможностью жесткого крепления соответствующим резьбовым элементом.7. Устройство для измерения силы тяги реактивного двигателя транспортного аппарата по п.5, отличающееся тем, что каждый резьбовой элемент имеет сферическую поверхность, сопряженную с поверхностью крепления беговой дорожки.8. Способ регулировки устройства для измерения силы тяги реактивного двигателя транспортного аппарата, включающий установку реактивного двигателя на аппарате, подготовку штатного силоизмерительного агрегата для измерения силы тяги реактивного двигателя и устройства, направляющего и компенсирующего тепловое расширение реактивного двигателя, путем ограничения перемещения двигателя в направлениях, перпендикулярных линии направления действия его силы тяги, отличающийся тем, что транспортный аппарат устанавливают так, чтобы его строительная ось располагалась горизонтально, в нем реактивный двигатель устанавливают параллельно или близко к параллельному положению относительно строительной оси, или горизонтали транспортного аппарата или расчетной линии направления действия силы тяги реактивного двигателя в указанном аппарате, ограничивают перемещение реактивного двигателя в направлениях, перпендикулярных одной линии, выбранной из ранее указанных трех линий, путем установки двигателя в прямолинейных, коробчатых направляющих, имеющих беговые дорожки для ползунов реактивного двигателя и установленных также параллельно той же одной линии, выбранной из ранее указанных трех линий, определяют линию реального направления действия силы тяги реактивного двигателя, регулируют положение направляющих параллельно реальной линии направления действия силы тяги реактивного двигателя, затем в каждой направляющей регулируют параллельность, по меньшей мере, одной из беговых дорожек указанной реальной линии направления действия силы тяги реактивного двигателя, последовательно проверяют параллельность остальных беговых дорожек отрегулированной беговой дорожке, свободное движение по ним соответствующего ползуна и отсутствие его заклинивания при перемещении реактивного двигателя в направляющих по линии реального направления действия силы тяги и при тепловом расширении реактивного двигателя, снимают характеристику тяги реактивного двигателя образцовым внешним силоизмерительным агрегатом и сравнивают его показания с показаниями штатного силоизмерительного агрегата для измерения силы тяги реактивного двигателя, при необходимости изменяют характеристику штатного силоизмерительного агрегата и регулируют направляющие и/или их беговые дорожки.