Летающая лаборатория для лётных испытаний авиационных двигателей и других объектов авиационной техники, подвешиваемых на двигательном пилоне самолёта Российский патент 2024 года по МПК B64D27/00 G01M15/14 G01L5/13 B64F5/60 

Изобретение относится к авиационной технике, в частности, к летающим лабораториям для испытаний и доводки газотурбинных двигателей летательных аппаратов и других объектов авиационной техники.

Известен патент Российской Федерации на изобретение №2233771 «Летающая лаборатория», относящийся к летающим лабораториям для летных испытаний и доводки газотурбинных двигателей летательных аппаратов. При этом лаборатория содержит самолет с верхнерасположенным крылом, тремя штатными двигателями и испытываемую силовую установку, включающую в себя пилон, закапотированный экспериментальный двигатель с воздухозаборником. Лаборатория содержит аэродинамически обтекаемой формы переходный модуль, выполненный с несколькими узлами крепления экспериментальных двигателей на внешней поверхности. Переходный модуль установлен между пилоном и закапотированным экспериментальным двигателем. Техническим результатом является возможность установки одновременно нескольких различных типов двигателей на один пилон и проведения их испытаний или испытаний однотипных двигателей одновременно по разным программам.

Известны летающие лаборатории («Летные исследования и испытания, фрагменты истории и современное состояние, научно-технический сборник, М., «Машиностроение», 1993), на которых испытываемые двигатели устанавливались под фюзеляжем на качающейся с помощью шарнирных узлов раме, на специальной раме, в обтекаемой гондоле вместо одного из штатных двигателей над или под крылом, на специальном пилоне над фюзеляжем, на пилоне вместо одной из внутренних штатных двигательных установок самолета.

Известна летающая лаборатория фирмы Honeywell на базе самолета Boeing 757 (https://airwaysmag.com/honeywell-boeing-757-testbed-40/), отличительной чертой которой является выступающий из фюзеляжа пилон. Пилон позволяет Honeywell испытывать свои турбореактивные и турбовентиляторные двигатели в реальных условиях и собирать данные, которые помогают в разработке двигателей, даже если третий двигатель не всегда подключен. Известна летающая лаборатория фирмы Boeing на базе самолета Boeing 747-400 (www.ge.com), где испытываемый реактивный двигатель GE9X был установлен на уникальном пилоне, который одновременно консольно выдвигает двигатель перед крылом и наклоняет его вверх на 7 градусов. С целью сбалансирования веса уникального пилона и испытываемого двигателя используется в качестве балласта топливо с применением ручной системы перекачки топлива из бака в бак. При этом остальные 3 серийных двигателя CF6 и связанные с ними системы с приводом от двигателя - топливные насосы, гидравлические насосы для стравливания воздуха, электрические генераторы - обеспечивают достаточный резерв для безопасной эксплуатации и достаточную мощность при небольшом испытываемом двигателе и компенсацию тяги большого испытываемого двигателя. Также известна летающая лаборатория на базе самолета A380 (https://www.greencarcongress.com/2022/07/20220722-openfan.html), на котором установлены пилон с опорами двигателя и навесным оборудованием, совместно спроектированные для минимизации веса и передачи вибрации в кабину, а также интеграции системы двигателя.

Недостатками вышеперечисленных технических решений являются как невозможность испытаний двигателей с большой тягой, так и необходимость для каждого экспериментального двигателя изготавливать свой специализированный пилон.

Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в расширении арсенала технических средств - летающих лабораторий для летных испытаний авиационных двигателей различных типов и других объектов авиационной техники, снижение затрат времени, трудовых и материальных ресурсов при оборудовании летающей лаборатории и проведении летных испытаний авиационных газотурбинных двигателей и других объектов авиационной техники, установленных на индивидуальные пилоны (объектов испытаний), что обеспечивается за счет использования ограниченного комплекта простых деталей с возможностью быстрой смены объектов испытаний и проведения, таким образом, одновременного испытания различных объектов с минимальными затратами времени, трудовых и материальных ресурсов.

Этот технический результат достигается за счет того, что на летающей лаборатории для летных испытаний авиационных двигателей и других объектов авиационной техники, подвешиваемых на двигательном пилоне самолета, содержащей самолет с крылом, пилонами для подвески двигателей, на одном из которых устанавливается испытываемый объект, узлами подвески пилона к крылу, элементом восприятия усилия тяги объекта, дополнительно устанавливается между пилоном с испытываемым объектом и крылом на имеющихся узлах подвески крыла и пилона переходная система, содержащая переходные серьги, обеспечивающие компенсацию несовместимости геометрии узлов подвески пилона и крыла, соединенные реактивными штангами, исключающими перемещения пилона относительно крыла, при этом серьги и реактивные штанги соединены болтами; кроме того, элемент восприятия усилия тяги объекта выполнен с удлинением, соответствующим опусканию пилона относительно штатного положения, и образующийся в результате опускания пилона зазор между крылом и пилоном закрывается уширенной накладкой, обеспечивающей аэродинамическое обтекание в области зазора.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 представлена летающая лаборатория в штатной конфигурации.

На фиг. 2 представлена подвеска пилона к крылу в штатной конфигурации.

На фиг. 3 представлена подвеска пилона к крылу с использованием переходной системы.

На фиг. 4 представлена переходная система.

При создании летающей лаборатории для летных испытаний различных типов двигателей и других объектов авиационной техники, реализованной на основе самолета с тремя штатными двигателями и одним экспериментальным, размещенным на специальном пилоне с различными исполнениями крыльевых узлов подвески пилонов двигателя, при установке различных пилонов с целью подвески экспериментального двигателя возникает проблема геометрической несовместимости узлов подвески пилона и крыла.

На фиг. 1 представлена летающая лаборатория для летных испытаний различных типов двигателей и других объектов авиационной техники, состоящая из самолета 1 с крылом 2 и пилоном 3 для экспериментального двигателя и объектом испытаний 4. На фиг. 2 представлен передний узел подвески крыла 5, элемент восприятия усилия тяги объекта 6, задний узел подвески крыла 7. На пилоне располагаются передний узел подвески пилона 8 и задний узел подвески пилона 9. Накладка штатная 10 располагается между пилоном 3 и крылом 2.

На фиг. 3 представлена переходная серьга передняя 11, переходная серьга задняя 12 и реактивная штанга 13, уширенная накладка 14 и удлиненный элемент восприятия усилия тяги объекта 15.

Для обеспечения работы летающей лаборатории с установленной переходной системой (фиг. 3 и 4) необходимо демонтировать пилон 3 со штатных узлов подвески 5 и 7 на крыле 2 (фиг. 1 и 2), штатную накладку 10 и штатный элемент восприятия усилия тяги 6 (фиг. 2). Далее необходимо установить на узлы подвески крыла передние 11 и задние 12 переходные серьги (фиг. 3, 4), на которые затем устанавливается с помощью болтов (не показаны) пилон 3 (фиг. 4). После этого болтами (не показаны) передние 11 и задние 12 переходные серьги соединяются с реактивной штангой 13 (фиг. 3 и 4), и между крылом 2 и пилоном 3 устанавливаются удлиненный элемент восприятия усилия тяги 15 и уширенная накладка 14.

В качестве примера применения переходной системы можно привести ее установку на летающей лаборатории на базе самолета Ил-76 с верхнерасположенным крылом. При этом потребуется изготовление комплекта относительно простых деталей, в том числе: четырех серег, двух реактивных штанг, 8 болтов для узлов подвески и опускание пилона относительно штатного положения на 150-200 мм, что по оценочным расчетам на прочность допустимо.

Таким образом, использование переходной системы в составе летающей лаборатории для летных испытаний авиационных двигателей различных типов и других объектов авиационной техники исключает необходимость проведения каких-либо стапельных работ на самолете и пилоне и выполнения операций по развертке отверстий в узлах подвески, снижающих прочностные и эксплуатационные свойства элементов конструкции самолета и пилона. При этом оборудование объекта испытаний, состоящего из пилона и испытываемого изделия (экспериментального двигателя), может осуществляться без привязки к конкретному борту.

Изобретение относится к авиационной технике, в частности к летающим лабораториям для испытаний и доводки газотурбинных двигателей летательных аппаратов и других объектов авиационной техники. Летающая лаборатория для летных испытаний авиационных двигателей и других объектов авиационной техники, подвешиваемых на двигательном пилоне самолета, содержащая самолет с крылом, содержащим пилоны для подвески двигателей, на одном из которых устанавливаются испытываемый объект, узлы подвески пилона к крылу, элемент восприятия усилия тяги объекта. При этом между пилоном с испытываемым объектом и крылом дополнительно устанавливается на имеющихся узлах подвески крыла и пилона переходная система, содержащая переходные серьги, обеспечивающие компенсацию несовместимости геометрии узлов подвески пилона и крыла, соединенные реактивными штангами, исключающими перемещения пилона относительно крыла. При этом серьги и реактивные штанги соединены болтами. Кроме того, элемент восприятия усилия тяги объекта выполнен с удлинением, соответствующим опусканию пилона относительно штатного положения. Образующийся в результате опускания пилона зазор между крылом и пилоном закрывается уширенной накладкой, обеспечивающей аэродинамическое обтекание в области зазора. Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в расширении арсенала технических средств - летающих лабораторий для летных испытаний авиационных двигателей различных типов и других объектов авиационной техники, снижении затрат времени, трудовых и материальных ресурсов при оборудовании летающей лаборатории и проведении летных испытаний авиационных газотурбинных двигателей и других объектов авиационной техники, установленных на индивидуальные пилоны (объектов испытаний), что обеспечивается за счет использования ограниченного комплекта простых деталей с возможностью быстрой смены объектов испытаний и проведения, таким образом, одновременного испытания различных объектов с минимальными затратами времени, трудовых и материальных ресурсов. 4 ил.

Летающая лаборатория для летных испытаний авиационных двигателей и других объектов авиационной техники, подвешиваемых на двигательном пилоне самолета, содержащая самолет с крылом, содержащим пилоны для подвески двигателей, на одном из которых устанавливаются испытываемый объект, узлы подвески пилона к крылу, элемент восприятия усилия тяги объекта, отличающаяся тем, что между пилоном с испытываемым объектом и крылом дополнительно устанавливается на имеющихся узлах подвески крыла и пилона переходная система, содержащая переходные серьги, обеспечивающие компенсацию несовместимости геометрии узлов подвески пилона и крыла, соединенные реактивными штангами, исключающими перемещения пилона относительно крыла, при этом серьги и реактивные штанги соединены болтами; кроме того, элемент восприятия усилия тяги объекта выполнен с удлинением, соответствующим опусканию пилона относительно штатного положения; образующийся в результате опускания пилона зазор между крылом и пилоном закрывается уширенной накладкой, обеспечивающей аэродинамическое обтекание в области зазора.