СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ САМОЛЁТОВ НА ПРОЧНОСТЬ Российский патент 2016 года по МПК G01L25/00 

Изобретение относится к устройствам для испытания на прочность, в частности, крыльев самолетов.

Известны разные способы и устройства для испытания крыльев самолетов на прочность. Например, с использованием гидроцилиндров, пат. №№2396530 или 126459. С использованием жидкости, пат. №2300747. С использованием разряжения над верхней поверхностью крыла, пат. №130074. Первые два способа не дают точного результата, а последний сложен конструктивно.

Задача и технический результат изобретения - упрощение конструкции и получение достоверного результата испытаний.

Для этого стенд представляет собой конструкцию в виде ложемента и крепежа для крепления центроплана самолета, или в виде имитатора центроплана - его конструктивного эквивалента с аналогичным присоединительным креплением консолей крыльев, и соединенной с ним траверсы на одну консоль крыла, или двух траверс на две консоли крыла, причем на траверсе (траверсах) расположена эластичная пневмокамера или несколько пневмокамер, повторяющая (повторяющие в совокупности) контур консоли крыла, или повторяющая его с зазором в большую или в меньшую сторону (см. эскиз).

Стенд может иметь рамную конструкцию, а может быть изготовлен с использованием массы и прочности грунта. То есть ложемент для крепления центроплана самолета или имитатор центроплана жестко закреплен на грунте, например с помощью забивных или винтовых свай, а одна или две траверсы просто лежат на подготовленном грунте, например на бетонном основании. Небольшие сезонные или нагрузочные просадки грунта не имеют никакого значения, если они меньше деформации крыла на испытаниях. Большие просадки грунта должны компенсироваться изменением положения на стенде центроплана или его имитатора.

Суть изобретения в том, что, закрепив центроплан или его имитатор в рабочем положении, и присоединив к нему одну или две консоли крыла, в эластичную пневмокамеру, расположенную между траверсой и консолью крыла, подают под давлением воздух, и консоль (консоли) крыла испытывают нагрузки, максимально приближенные к полетным, в том числе перегрузочным. Нагрузку на консоль (консоли), то есть - подъемную силу, вычисляют как площадь касания консоли и пневмокамеры, умноженную на давление в пневмокамере.

Возможен и другой способ определения нагрузки на консоль - между траверсой и пневмокамерой расположена пространственная ферма, закрепленная на траверсе через тензодатчик (датчик силы). Показания тензодатчика за вычетом веса фермы и будут подъемной силой крыла.

Этот способ испытания крыла дает равномерное распределение подъемной силы по всей площади крыла. Однако известно, что к концам консолей крыла подъемная сила уменьшается. Для учета реального распределения подъемной силы по поверхности крыла следует использовать несколько пневмокамер, расположенных вдоль размаха консоли крыла, и в каждой камере следует поддерживать свое давление, точнее - следует поддерживать определенное соотношение давлений в них. Для лучшего соответствия реальному распределению подъемной силы по длине консоли крыла следует варьировать размер пневмокамер вдоль размаха крыла - ближе к концу консоли крыла размер пневмокамер вдоль размаха крыла должен быть меньше. Причем соседние пневмокамеры могут иметь одну общую стенку, то есть они представляют собой одну пневмокамеру с перегородками, ориентированными по хорде профиля крыла.

В таком виде этот стенд обеспечивает почти реальное распределение подъемной силы по размаху крыла. Подъемную силу вычисляют для каждой камеры отдельно, так как давление в них разное, и результаты складывают.

Однако такой способ пригоден лишь для достаточно жестких крыльев малого удлинения. При испытаниях на таком стенде крыльев большого удлинения крыло сильно изгибается и приобретает дугообразную форму, вследствие чего пневмокамеры вблизи конца консолей могут потерять контакт с поверхностью крыла. Это настолько исказит результат, что его нельзя будет считать достоверным.

Для испытания крыльев большого удлинения стенд между траверсой и пневмокамерой (пневмокамерами) должен иметь две или более шарнирно соединенных панели, оси шарниров которых параллельны хордам крыла, при этом ближняя из панелей закреплена на стенде жестко (является частью траверсы), а остальные соединены с траверсой домкратами, причем точкой крепления домкрата на траверсе является геометрический центр расположенной над ней поверхности крыла.

Так как геометрический центр поверхности крыла может не совпадать с центром панели, то, чтобы дисбаланс массы панели не сказывался на результатах испытаний, панель должна быть статически уравновешена относительно точки крепления домкрата в направлении, перпендикулярном хорде крыла, то есть на нее навешены дополнительные грузы.

Чтобы не порвать пневмокамеру на стыках шарниров, стыки закрыты со стороны пневмокамеры листовым материалом, например листовым железом.

На эскизе изображен данный стенд в варианте с одной пневмокамерой, с имитатором центроплана и для одной консоли крыла. Он состоит из ступенчатой траверсы 1 (изгибающая нагрузка на траверсу около центроплана больше, поэтому там строительная высота траверсы больше), к которой с одного конца прикреплен имитатор центроплана 2 с креплением для консоли крыла. К траверсе шарнирно (шарниры показаны черными кружочками) прикреплены две панели 3 и 4, поджимаемые снизу домкратами 5 и 6. К имитатору центроплана 2 прикреплена консоль крыла 7, которая лежит на пневмокамере 8 (показана точечной штриховкой), которая в свою очередь лежит на левом участке траверсы 1 и на двух панелях 3 и 4.

Работает данный стенд следующим образом: на левый участок траверсы 1 и на две панели 3 и 4 кладут ненадутую эластичную пневмокамеру 8 (стыки панелей предварительно закрывают листовым железом), затем к имитатору центроплана 2 прикрепляют консоль крыла 7 и начинают надувать пневмокамеру. По мере прогиба крыла домкраты 5 и 6 поджимают так, чтобы обеспечить плотный контакт консоли крыла с пневмокамерой. То есть испытания проводят ступенчато - повышают давление в пневмокамере и поднимают домкраты, затем этот цикл повторяют.

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к стендам для прочностных испытаний летательных аппаратов, например крыльев самолетов. Устройство представляет собой конструкцию для крепления консоли/консолей крыла, расположенную на траверсе, на которой также расположена эластичная пневмокамера/пневмокамеры. Между траверсой и пневмокамерой/пневмокамерами может быть две или более шарнирно соединенных панели, оси шарниров которых параллельны хордам крыла, при этом ближняя из панелей закреплена на стенде жестко, а остальные соединены с траверсой домкратами, причем точкой крепления домкрата на траверсе является геометрический центр расположенной над ней поверхности крыла. Технический результат заключается в упрощении конструкции и повышении достоверности испытаний. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Стенд для испытания самолетов на прочность, представляющий собой конструкцию для крепления консоли/консолей крыла, расположенную на траверсе, на которой также расположена эластичная пневмокамера/пневмокамеры, отличающийся тем, что между траверсой и пневмокамерой/пневмокамерами имеет две или более шарнирно соединенных панели, оси шарниров которых параллельны хордам крыла, при этом ближняя из панелей закреплена на стенде жестко, а остальные соединены с траверсой домкратами, причем точкой крепления домкрата на траверсе является геометрический центр расположенной над ней поверхности крыла.

2. Стенд по п. 1, отличающийся тем, что панель статически уравновешена относительно точки крепления домкрата в направлении, перпендикулярном хорде крыла.

3. Стенд по п. 1, отличающийся тем, что ложемент для крепления центроплана самолета или имитатор центроплана жестко закреплен на грунте, например, с помощью забивных или винтовых свай, а одна или две траверсы лежат на подготовленном грунте, например на бетонном основании.

4. Стенд по п. 1, отличающийся тем, что между траверсой и пневмокамерой расположена пространственная ферма, закрепленная на траверсе через тензодатчик.

5. Стенд по п. 1, отличающийся тем, что ближе к концу консоли крыла размер пневмокамер вдоль размаха крыла меньше.

6. Стенд по п. 1, отличающийся тем, что соседние пневмокамеры имеют одну общую стенку, то есть они представляют собой одну пневмокамеру с перегородками, ориентированными по хорде профиля крыла.