СКЛАДЫВАЮЩЕЕСЯ КРЫЛО ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА Российский патент 2008 года по МПК F42B10/14 

Изобретение относится к области ракетной техники, в частности к летательным аппаратам, находящимся под воздействием сильных ветровых возмущений.

В настоящее время складывающиеся крылья получили широкое применение в летательных аппаратах (ЛА), т.к. они позволяют уменьшить габариты ЛА в период хранения.

Известно устройство под названием "Складные рули ракет" [патент США №3650496, F42В 13/32, 1972 г.]. Данное устройство содержит основание с выемкой, жестко закрепленную на корпусе ЛА поворотную лопасть и устройство раскрытия. Устройство раскрытия выполнено в виде приводного штока, нагруженного набором тарельчатых пружин. Шток стремится переместить лопасть из сложенного в раскрытое положение, в котором она составляет продолжение основания.

Недостатком данного устройства является то, что использование тарельчатых пружин в такой конструкции для крыльев, испытывающих воздействие больших аэродинамических и центробежных сил, потребует для надежности сочленения значительного упрочнения конструкции.

Наиболее близким по технической сущности и принятым за прототип является устройство под названием "Складывающееся крыло малогабаритной ракеты" [патент РФ №2184339, F42В 10/14, опубл. 27.06.2002 г.].

Данное устройство содержит жестко закрепленное на корпусе ЛА (ракеты) основание с выемкой, лопасть, выполненную с возможностью поворота на осях относительно основания и соединенную с подвижными элементами (вкладышами), расположенные в выемке устройство раскрытия, имеющее листовую рессору, закрепленную в своей средней части с основанием и соединенную своими концами с вкладышами, и фиксаторы, установленные с обоих концов рессоры и взаимодействующие с вкладышами.

Для складывания крыла необходимо извлечь, преодолевая усилие рессоры, лопасть из выемки основания и сложить в ту или иную сторону. При освобождении сложенной лопасти (например, при выходе ракеты из пусковой установки) она под действием листовой рессоры автоматически возвращается в рабочее положение, входя в выемку основания и фиксируясь в этом положении фиксаторами.

Данное устройство имеет простое конструктивное исполнение. Однако необходимо достаточное усилие для осуществления поступательно-вращательного движения при освобождении сложенной лопасти, что может привести к нестабильному раскрытию крыла, особенно под воздействием сильных ветровых возмущений.

Кроме того, указанные выше конструкции обеспечивают надежное раскрытие лопасти только в определенном временном интервале, при старте, когда скоростной напор совместно с атмосферным возмущением от ветра составляет до 10 м/с. Однако при увеличении скорости набегающего потока до 50 м/с такие конструкции не обеспечивают надежное раскрытие и фиксацию лопасти в заданный интервал времени.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение надежности эксплуатации раскрывающегося крыла путем обеспечения надежности раскрытия и фиксации лопасти в заданном временном интервале под воздействием сильных ветровых возмущений.

Предложено решить эту задачу так, что складывающееся крыло летательного аппарата, содержащее жестко закрепленное на корпусе летательного аппарата основание с выемкой, лопасть, выполненную с возможностью поворота на осях относительно основания и соединенную с подвижными элементами, расположенные в выемке устройство раскрытия, имеющее листовую рессору, закрепленную в своей средней части с основанием и соединенную своими концами с подвижными элементами, и устройства фиксации, установленные с обоих концов рессоры и взаимодействующие с подвижными элементами, согласно изобретению устройство раскрытия снабжено расположенным на оси вращения лопасти торсионом, закрепленным одним концом с лопастью, а другим концом - с элементом основания, а каждое устройство фиксации снабжено замковым устройством, которое взаимодействует с пазами втулки, установленной на соответствующей оси лопасти.

Такое конструктивное решение обеспечивает:

- увеличение суммарного момента раскрытия лопасти,

- надежное раскрытие и фиксацию лопасти в заданный интервал времени при больших скоростных напорах.

Сравнение заявленного технического решения с прототипом позволило установить его соответствие критерию "новизна".

При изучении других известных технических решений в данной области техники признаки, отличающие заявленное решение от прототипа, не были выявлены, что позволяет считать заявленное техническое решение соответствующим критерию "изобретательский уровень".

Предлагаемое решение поясняется чертежами,

где

на фиг.1 показано крыло в сложенном положении;

на фиг.2 - крыло в раскрытом положении;

на фиг.3 - вид крыла в сложенном положении (вид сбоку);

на фиг.4 - вид элемента устройства фиксации лопасти в сложенном положении.

Предлагаемое складывающееся крыло состоит из жестко закрепленного на корпусе 1 ЛА основания 2 с выемкой "а", складывающейся лопасти 3, шарнирно закрепленной с помощью проушин 4, 5, установленных на осях 6 в месте стыка основания 2 и лопасти 3. Проушина 4 закреплена на лопасти 3, а проушина 5 закреплена на основании 2. В выемке "а" расположены устройство раскрытия лопасти 3 и устройства фиксации лопасти 3 (фиг.1, 2).

Устройство раскрытия лопасти 3 содержит торсион 7 и листовую рессору 8, закрепленную в своей средней части с элементом основания 9 и соединенную своими концами с подвижными элементами-рычагами 10, 11. Рычаг 10 выполнен с упором 12 (например, в виде пластины Г-образной формы), который служит для фиксирования лопасти в сложенном положении, а рычаг 11 выполнен в виде стержня с проушинами по концам, соединенного с лопастью 3 через проушину 13 и рычагом 10 с помощью осей 14 (фиг.3). Торсион 7 закреплен одним концом 15 с лопастью 3, а другим концом 16 - с элементом основания 9. Рессора 8 выполнена с предварительным поджатием в сторону корпуса 1 ЛА и установлена с опорой вогнутой частью (фиг.1) в элемент основания 9, к которому прикреплена своей средней частью с помощью элементов крепления 17. Введение элемента основания 9, расположенного между торсионом 7 и закрепленной своей средней частью на нем рессорой 8, позволяет обеспечить дальнейшее повышение надежности эксплуатации раскрывающегося крыла при сохранении массогабаритных характеристик. Жесткое закрепление средней части рессоры 8 дает свободу движения ее концам, соединенным с рычагами 10, 11, с помощью которых осуществляется передача усилия раскрытия от рессоры 8 к лопасти 3. Торсион 7, раскручиваясь и действуя одновременно с рессорой 8, создает достаточный суммарный момент для раскрытия лопасти 3, обеспечивая надежное раскрытие лопасти 3 в определенный интервал времени при больших скоростных напорах.

Устройства фиксации состоят из двух электромагнитных замков 18 с подпружиненными стопорами 19, установленных с обоих концов рессоры 8 и взаимодействующих с упорами 12 каждого из рычагов 10 и двух электромагнитных замков 20 с подпружиненными стопорами 21, каждый из которых взаимодействует с пазами 22, 23 втулки 24, установленной на соответствующей оси 6 в месте стыка основания 2 и лопасти 3 (фиг.3, 4). Пазы 22, 23 втулки 24, развернутые под углом α раскрытия лопасти, обеспечивают фиксацию лопасти 3 как в сложенном, так и в раскрытом положении.

Для улучшения аэродинамического обтекания крыла и увеличения его жесткости после раскрытия лопасти 3 крыло снабжено аэродинамическим щитком 25 (фиг.3), представляющим собой замкнутую тонкостенную оболочку, установленную с возможностью перемещения вдоль лопасти 3 под действием пружины (не показано) по направлению к корпусу 1, закрывая полость устройства раскрытия и образуя сплошную поверхность крыла.

Раскрытие крыла осуществляется следующим образом.

В сложенном положении крыла ЛА стопор 21 каждого из замков 20 введен в паз 22 каждой из втулок 24, удерживая тем самым торсион 7 и лопасть 3 от разворота, а стопор 19 каждого из замков 18, взаимодействуя с упором 12 каждого из рычагов 10, удерживает конец рессоры 8 от перемещения (фиг.1).

При подаче сигнала от системы управления (не показано) на раскрытие лопасти 3 электромагниты (не показано) сжимают пружины (не показано) замков 18, 20 со стопорами 19, 21 соответственно. При этом стопор 19 каждого из замков 18 освобождает рессору 8, которая распрямляется, передавая усилие раскрытия через рычаги 10, 11. Одновременно стопор 21 каждого из замков 20 выходит из паза 22 каждой из втулки 24. При этом освобождается и торсион 7, который раскручиваясь, увеличивает созданный рессорой 8 крутящий момент, действующий на лопасть 3 (фиг.2), до величины, достаточной для обеспечения надежного раскрытия лопасти, находящейся под воздействием сильных ветровых возмущений.

После поворота лопасти 3 вокруг осей 6 на угол α раскрытия лопасти стопор 21 каждого из замков 20 попадает в паз 23 каждой из втулок 24 и блокирует их, фиксируя лопасть 3 в раскрытом положении (фиг.3). Таким образом, надежное раскрытие лопасти 3 обеспечивается одновременным действием рессоры 8 и торсиона 7. Затем аэродинамический щиток 25 под действием пружины (не показано), перемещаясь, закрывает устройство раскрытия лопасти и образует сплошную поверхность крыла. Процесс раскрытия лопасти завешен.

Итак, представленные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявляемого изобретения следующей совокупности условий:

- обеспечение надежности в эксплуатации раскрывающегося крыла в заданном временном интервале при больших скоростных напорах;

- дальнейшее повышение надежности в эксплуатации крыла ЛА при сохранении массогабаритных характеристик;

- улучшение аэродинамического обтекания крыла и увеличения его жесткости после раскрытия лопасти;

- для заявляемого устройства в том виде, в котором он охарактеризован в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке и известных до даты приоритета средств и методов.

Следовательно, заявляемое изобретение соответствует условию "промышленная применимость".

Изобретение относится к ракетной технике, в частности к летательным аппаратам, находящимся под воздействием сильных ветровых возмущений. Складывающееся крыло летательного аппарата содержит жестко закрепленное на корпусе летательного аппарата основание с выемкой, лопасть, выполненную с возможностью поворота на осях относительно основания и соединенную с подвижными элементами, расположенное в выемке устройство раскрытия, имеющее листовую рессору, скрепленную в своей средней части с основанием и соединенную своими концами с подвижными элементами, устройства фиксации, установленные с обоих концов рессоры и взаимодействующие с подвижными элементами. Устройство раскрытия снабжено расположенным на оси вращения лопасти торсионом, закрепленным одним концом с лопастью, а другим концом - с элементом основания. Каждое устройство фиксации снабжено замковым устройством, которое взаимодействует с пазами втулки, установленной на соответствующей оси лопасти. Пазы втулки развернуты относительно друг друга на угол раскрытия лопасти. Изобретение направлено на повышение надежности эксплуатации раскрывающегося крыла путем обеспечения надежности раскрытия и фиксации лопасти в заданном временном интервале под воздействием сильных ветровых возмущений. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Складывающееся крыло летательного аппарата, содержащее жестко закрепленное на корпусе летательного аппарата основание с выемкой, лопасть, выполненную с возможностью поворота на осях относительно основания и соединенную с подвижными элементами, расположенные в выемке устройство раскрытия, имеющее листовую рессору, скрепленную в своей средней части с основанием и соединенную своими концами с подвижными элементами, и устройства фиксации, установленные с обоих концов рессоры и взаимодействующие с подвижными элементами, отличающееся тем, что устройство раскрытия снабжено расположенным на оси вращения лопасти торсионом, скрепленным одним концом с лопастью, а другим концом - с элементом основания, а каждое устройство фиксации снабжено замковым устройством, взаимодействующим с пазами втулки, установленной на соответствующей оси лопасти, причем пазы втулки развернуты относительно друг друга на угол раскрытия лопасти.2. Складывающееся крыло по п.1, отличающееся тем, что элемент основания расположен между торсионом и закрепленной своей средней частью на нем рессорой, выполненной с предварительным поджатием в сторону корпуса летательного аппарата.3. Складывающееся крыло по п.2, отличающееся тем, что крыло снабжено аэродинамическим щитком, представляющим собой замкнутую тонкостенную оболочку, установленную с возможностью перемещения вдоль лопасти.