СПОСОБ ПРОВЕДЕНИЯ СТАТИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ Российский патент 2024 года по МПК G01M5/00 G01N3/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области проведения статических испытаний на прочность, а именно статических испытаний тонких аэродинамических поверхностей летательного аппарата (далее - ЛА).

Уровень техники

Из уровня техники известен способ проведения статических испытаний аэродинамических поверхностей ЛА [1, 2], при котором распределенные силы заменяют системой элементарных сосредоточенных сил, которые передают на аэродинамическую поверхность ЛА при помощи парусиновых лямок с использованием рычажных систем, каждая из которых может объединять десятки элементарных сосредоточенных сил. Недостаток данного способа заключается в трудоемкости изготовления и монтажа таких систем под каждый расчетный случай.

Из уровня техники также известен способ проведения статических испытаний аэродинамических поверхностей ЛА [3, 4] в области установки силового элемента, наиболее близкий к предлагаемому способу и выбранный в качестве прототипа, при котором в аэродинамической поверхности проделывают отверстие, в проделанное отверстие протягивают тягу, концы тяги выводят за пределы аэродинамической поверхности, где один конец тяги закрепляют на одной стороне аэродинамической поверхности посредством упорной пластины, а к другому концу тяги прикладывают нагрузку, причем для каждой точки нагружения выполняют по одному отверстию. Недостатком такого способа является потеря прочности и жесткости аэродинамической поверхности ЛА, обусловленного применением таких систем вблизи силовых элементов.

Из уровня техники известно устройство для проведения статических испытаний аэродинамических поверхностей ЛА [1, 2], состоящее из валика, закрепленного в парусиновой лямке при помощи пружинного зажима, и парусиновых лямок, прикрепленных к поверхности ЛА с помощью клея или точечной электросварки. Недостаток данного устройства заключается в невозможности многократного применения при использовании в другой системе в связи со способом крепления лямок к аэродинамической поверхности ЛА.

С целью устранения такого недостатка были разработаны известные из уровня техники сборно-разборные устройства для проведения статических испытаний аэродинамических поверхностей ЛА [3, 4]. Такие устройства [3, 4] могут быть использованы многократно при проведении статических испытаний аэродинамических поверхностей ЛА.

Из уровня техники также известно устройство для проведения статических испытаний аэродинамических поверхностей ЛА [3, 4] в области установки силового элемента, наиболее близкое к предлагаемому устройству и выбранное в качестве прототипа, содержащее тягу, расположенную в сквозном отверстии аэродинамической поверхности, таким образом, что концы тяги выступают за пределы аэродинамической поверхности, где один конец тяги закреплен на одной стороне аэродинамической поверхности, а другой конец тяги предназначен для приложения нагрузки, причем в аэродинамической поверхности выполнены по одному отверстию для каждой точки нагружения, из-за чего теряется прочность и жесткость аэродинамической поверхности. Недостатком данного устройства является применение таких систем только для приложения нагрузок вблизи силовых элементов.

Особенность таких многоразовых способов и устройств [3, 4] заключается в том, что в них применяют разборные винтовые соединения, в которых винт устанавливают в специально проделываемом для этого отверстии в испытуемом объекте, и в месте соприкосновения винта с испытуемым объектом создают концентраторы напряжений, которые могут искажать достоверность результатов испытаний. В связи с чем известные устройства [3, 4] устанавливают вблизи силовых элементов, присутствующих в испытуемом объекте. Такие устройства [3, 4] не могут быть применимы для испытаний тонких аэродинамических поверхностей без силовых элементов.

Раскрытие сущности изобретения

Технической проблемой предлагаемого изобретения является создание способа для проведения статических испытаний тонких аэродинамических поверхностей и устройства для его реализации с возможностью многократного применения, которые обеспечивали бы уменьшение потери прочностных свойств аэродинамических поверхностей ЛА в местах приложения нагрузки.

Поставленная техническая проблема решается за счет применения способа проведения статических испытаний аэродинамических поверхностей ЛА, при котором в аэродинамической поверхности проделывают, по меньшей мере, одно сквозное отверстие, в проделанное сквозное отверстие аэродинамической поверхности протягивают тягу с возможностью отсоединения, первый и второй концы тяги выводят за пределы первой и второй сторон аэродинамической поверхности соответственно, являющихся противоположными по отношению друг к другу, причем ко второму концу тяги прикладывают нагрузку, а первый конец тяги закрепляют на первой стороне аэродинамической поверхности посредством шарнирного соединения с рычагом в его центральной части с возможностью отсоединения, при этом рычаг устанавливают на первой стороне аэродинамической поверхности за счет двух упоров, каждый из которых выполняют в виде цельной детали, состоящей из опоры с отверстием под шарнир и основания, где первый конец каждого упора шарнирно соединяют с ближайшим концом рычага через отверстие с возможностью отсоединения, а второй конец каждого упора устанавливают на первой стороне аэродинамической поверхности через упругие прокладки с возможностью отсоединения.

В частном случае осуществления способа проведения статических испытаний на прочность аэродинамических поверхностей ЛА опору упора выполняют, по меньшей мере, с двумя участками разной толщины.

В другом частном случае осуществления способа проведения статических испытаний на прочность аэродинамических поверхностей ЛА упругую прокладку прикрепляют при помощи клеевого соединения к поверхности основания упора, предназначенного для установки на первой стороне аэродинамической поверхности.

Поставленная техническая проблема также решается за счет применения устройства для проведения статических испытаний аэродинамических поверхностей ЛА, содержащего, по меньшей мере, одну тягу, расположенную в соответствующем сквозном отверстии аэродинамической поверхности с возможностью отсоединения, таким образом, что первый и второй концы тяги выступают за пределы первой и второй сторон аэродинамической поверхности соответственно, являющихся противоположными по отношению друг к другу, причем второй конец тяги предназначен для приложения нагрузки, а первый конец тяги закреплен на первой стороне аэродинамической поверхности посредством шарнирного соединения с рычагом в его центральной части с возможностью отсоединения, при этом рычаг установлен на первой стороне аэродинамической поверхности за счет двух упоров, каждый из которых выполнен в виде цельной детали, состоящей из опоры с отверстием под шарнир и основания, где опора каждого упора шарнирно соединена с ближайшим концом рычага через отверстие с возможностью отсоединения, а основание каждого упора установлен на первой стороне аэродинамической поверхности через упругую прокладку с возможностью отсоединения.

В частном случае осуществления устройства для проведения статических испытаний на прочность аэродинамических поверхностей ЛА опора упора выполнена, по меньшей мере, с двумя участками разной толщины.

В другом частном случае осуществления устройства для проведения статических испытаний на прочность аэродинамических поверхностей ЛА упругая прокладка прикреплена с помощью клеевого соединения к поверхности основания упора, предназначенного для установки на первой стороне аэродинамической поверхности.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение прочностных свойств аэродинамических поверхностей ЛА в местах приложения нагрузки при проведении статических испытаний тонких аэродинамических поверхностей, не снабженных силовыми элементами, которое обеспечивается за счет сведения элементарных сосредоточенных сил к одной равнодействующей силе при помощи рычажной системы, а также повышение достоверности результатов испытаний.

Краткое описание чертежей

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами.

На фиг. 1 изображен внешний вид устройства для проведения статических испытаний аэродинамических поверхностей ЛА.

На фиг. 2 изображено устройство для проведения статических испытаний аэродинамических поверхностей ЛА в момент приложения нагрузки.

На фиг. 3 изображена тяга, соединенная с рычагом, установленным на аэродинамической поверхности ЛА с помощью упоров (укрупненно).

На фиг. 4 изображен внешний вид упора с прикрепленной упругой прокладкой в изометрической проекции.

На чертежах позициями обозначены:

1 - аэродинамическая поверхность ЛА;

2 - тяга;

3 - упор;

4, 7 - рычаг;

5,6 - шарнир с возможностью поворота;

8 - упругая прокладка;

9 - опора упора;

10 - основание упора;

А - отверстие в аэродинамической поверхности ЛА;

Б - первая сторона аэродинамической поверхности ЛА;

В - вторая сторона аэродинамической поверхности ЛА.

Осуществление изобретения

Предлагаемый способ проведения статических испытаний аэродинамических поверхностей ЛА заключается в том, что в аэродинамической поверхности 1 проделывают, по меньшей мере, одно сквозное отверстие А.

В проделанное сквозное отверстие А аэродинамической поверхности 1 протягивают тягу 2 с возможностью отсоединения.

Первый и второй концы тяги 2 выводят за пределы первой Б и второй В сторон аэродинамической поверхности 1 соответственно, являющихся противоположными по отношению друг к другу.

Первый конец тяги 2 закрепляют на первой стороне Б аэродинамической поверхности 1 при помощи шарнира 5 с рычагом 4 в его центральной части с возможностью отсоединения.

Второй конец тяги 2 соединяют с ближайшим концом рычага 7 при помощи шарнира 6.

Рычаг 4 устанавливают на первой стороне Б аэродинамической поверхности 1 за счет двух упоров 3. Упоры 3 выполняют в виде цельной детали, состоящей из опоры 9 с отверстием под шарнир 5 и основания 10.

Опору 9 каждого упора 3 соединяют с ближайшим концом рычага 4 через отверстие при помощи шарнира 5 с возможностью отсоединения, а основание 10 каждого упора 3 устанавливают на первой стороне Б аэродинамической поверхности 1 через упругие прокладки 8 для плотного прилегания к аэродинамической поверхности 1 с возможностью отсоединения.

Результирующую нагрузку Р=(P₁+Р₂+Р₃+Р₄+…++P_i) прикладывают ко второму концу тяги 2. Нагрузки (P₁, Р₂, Р₃, Р₄, …, P_i) соответствуют точкам нагружения (T₁, Т₂, Т₃, Т₄, …, T_i).

В частном случае осуществления способа проведения статических испытаний на прочность аэродинамических поверхностей ЛА опору 9 упора 3 выполняют, по меньшей мере, с двумя участками разной толщины, что позволяет дополнительно уменьшить нагрузку на испытуемый объект и повысить достоверность результатов испытаний.

В другом частном случае осуществления способа проведения статических испытаний на прочность аэродинамических поверхностей ЛА упругую прокладку 8 прикрепляют при помощи клеевого соединения к поверхности основания 10 упора 3, предназначенного для установки на первой стороне Б аэродинамической поверхности 1.

По сравнению с прототипом предлагаемый способ позволяет повысить прочностные свойства аэродинамических поверхностей ЛА в местах приложения нагрузки при проведении статических испытаний аэродинамических поверхностей ЛА за счет сведения элементарных сосредоточенных сил к одной равнодействующей силе при помощи рычажной системы, в том числе за счет уменьшения количества отверстий в аэродинамической поверхности ЛА, а также повысить достоверность результатов испытаний.

Устройство для проведения статических испытаний аэродинамических поверхностей ЛА с возможностью многократного использования содержит, по меньшей мере, одну тягу 2.

Тяга 2 расположена в соответствующем сквозном отверстии А аэродинамической поверхности 1 с возможностью отсоединения.

Аэродинамическая поверхность 1 имеет две стороны Б и В, противоположные по отношению друг к другу.

Первый и второй концы тяги 2 выступают за пределы первой Б и второй В сторон аэродинамической поверхности 1 соответственно.

Первый конец тяги 2 закреплен на первой стороне Б аэродинамической поверхности 1 при помощи шарнира 5 с рычагом 4 в его центральной части с возможностью отсоединения. Например, с помощью винта.

Рычаг 4 установлен на первой стороне Б аэродинамической поверхности 1 за счет двух упоров 3.

Упор 3 выполнен, например, в виде цельной металлической детали, состоящей из вертикально ориентированной опоры 9 с отверстием под шарнир 5, плавно переходящей в цилиндрическое основание 10, диаметр которого превышает площадь описанной окружности опоры 9.

Опора 9 каждого упора 3 соединена при помощи шарнира 5 с ближайшим концом рычага 4 через отверстие с возможностью отсоединения, а основание 10 каждого упора 3 установлен на первой стороне Б аэродинамической поверхности 1 через упругую прокладку 8 для плотного прилегания с возможностью отсоединения.

Второй конец тяги 2 предназначен для приложения результирующей нагрузки Р=(P₁+Р₂+Р₃+Р₄+…++P_i), соответствующей точкам нагружения (T₁, Т₂, Т₃, Т₄, …, T_i).

В частном случае осуществления устройства для проведения статических испытаний на прочность аэродинамических поверхностей ЛА опора 9 упора 3 выполнена, по меньшей мере, с двумя участками разной толщины, что позволяет дополнительно уменьшить нагрузку на испытуемый объект и повысить достоверность результатов испытаний.

В другом частном случае осуществления устройства для проведения статических испытаний на прочность аэродинамических поверхностей ЛА упругая прокладка 8 прикреплена с помощью клеевого соединения к поверхности основания 10 упора 3, предназначенного для установки на первой стороне Б аэродинамической поверхности 1.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Аэродинамическая поверхность 1 имеет две стороны Б и В, противоположные по отношению друг к другу.

В аэродинамической поверхности 1 проделывают, по меньшей мере, одно сквозное отверстие А.

В проделанное сквозное отверстие А аэродинамической поверхности 1 протягивают тягу 2 с возможностью отсоединения.

Первый и второй концы тяги 2 выводят за пределы первой Б и второй В сторон аэродинамической поверхности 1 соответственно, являющихся противоположными по отношению друг к другу.

Первый конец тяги 2 закрепляют на первой стороне Б аэродинамической поверхности 1 при помощи шарнира 5 с рычагом 4 в его центральной части с возможностью отсоединения.

Второй конец тяги 2 соединяют с ближайшим концом рычага 7 при помощи шарнира 6.

Рычаг 4 устанавливают на первой стороне Б аэродинамической поверхности 1 за счет двух упоров 3. Упоры 3 выполняют в виде цельной детали, состоящей из опоры 9 с отверстием под шарнир 5 и основания 10.

Опору 9 каждого упора 3 соединяют с ближайшим концом рычага 4 через отверстие при помощи шарнира 5 с возможностью отсоединения, а основание 10 каждого упора 3 устанавливают на первой стороне Б аэродинамической поверхности 1 через упругие прокладки 8 для плотного прилегания к аэродинамической поверхности 1 с возможностью отсоединения.

Результирующую нагрузку Р=(P₁+Р₂+Р₃+Р₄+…++P_i) прикладывают ко второму концу тяги 2. Нагрузки (P₁, Р₂, Р₃, Р₄, …, P_i) соответствуют точкам нагружения (T₁, Т₂, Т₃, Т₄, …, T_i).

По сравнению с прототипом предлагаемое устройство позволяет повысить прочностные свойства аэродинамических поверхностей ЛА в местах приложения нагрузки при проведении статических испытаний аэродинамических поверхностей ЛА за счет сведения элементарных сосредоточенных сил к одной равнодействующей силе при помощи рычажной системы, в том числе за счет уменьшения количества отверстий в аэродинамической поверхности ЛА, а также повысить достоверность результатов испытаний.

Предлагаемое изобретение может найти широкое применение при проведении статических испытаний на прочность, а именно статических испытаний тонких аэродинамических поверхностей ЛА.

Список использованных источников:

[1] Статические испытания на прочность сверхзвуковых самолетов. М, «Машиностроение», 1974. Авт. Баранов А.Н., Белозеров Л.Г., Ильин Ю.С., Кутьинов В.Ф. - с. 196, рис. 5.2.

[2] Экспериментальная обработка космических летательных аппаратов / В.А. Афанасьев, B.C. Барсуков, М.Я. Гофин, Ю.В. Захаров, А.Н. Стрельченко, Н.П. Шалунов; Под редакцией Н.В. Холодкова. - М.: Изд-во МАИ, 1994. - с. 56, рис. 2.5

[3] «Статические испытания на прочность сверхзвуковых самолетов». М, «Машиностроение», 1974. Авт. Баранов А.Н., Белозеров Л.Г., Ильин Ю.С., Кутьинов В.Ф. - с. 213, рис. 5.14.

[4] Экспериментальная обработка космических летательных аппаратов / В.А. Афанасьев, B.C. Барсуков, М.Я. Гофин, Ю.В. Захаров, А.Н. Стрельченко, Н.П. Шалунов; Под редакцией Н.В. Холодкова. - М.: Изд-во МАИ, 1994. - с. 60, рис. 2.9.

Изобретение относится к области проведения статических испытаний на прочность, а именно статических испытаний тонких аэродинамических поверхностей летательного аппарата (ЛА). При реализации способа в аэродинамической поверхности проделывают отверстие, в отверстие протягивают тягу, концы тяги выводят за пределы сторон аэродинамической поверхности, причем первый конец тяги закрепляют на первой стороне аэродинамической поверхности, а ко второму концу тяги прикладывают нагрузку. Устройство содержит тягу, расположенную в отверстии аэродинамической поверхности, таким образом, что концы тяги выступают за пределы сторон аэродинамической поверхности, причем первый конец тяги закреплен на первой стороне аэродинамической поверхности, а второй конец тяги предназначен для приложения нагрузки. Технический результат заключается в повышении прочностных свойств аэродинамических поверхностей ЛА в местах приложения нагрузки при проведении статических испытаний тонких аэродинамических поверхностей, не снабженных силовыми элементами, а также повышении достоверности результатов испытаний. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ проведения статических испытаний аэродинамических поверхностей летательного аппарата, при котором в аэродинамической поверхности проделывают по меньшей мере одно сквозное отверстие, в проделанное сквозное отверстие аэродинамической поверхности протягивают тягу с возможностью отсоединения, первый и второй концы тяги выводят за пределы первой и второй сторон аэродинамической поверхности соответственно, являющихся противоположными по отношению друг к другу, причем первый конец тяги закрепляют на первой стороне аэродинамической поверхности, а ко второму концу тяги прикладывают нагрузку, отличающийся тем, что первый конец тяги закрепляют на первой стороне аэродинамической поверхности посредством шарнирного соединения с рычагом в его центральной части с возможностью отсоединения, при этом рычаг устанавливают на первой стороне аэродинамической поверхности за счет двух упоров, каждый из которых выполняют в виде цельной детали, состоящей из опоры с отверстием под шарнир и основания, где опору каждого упора шарнирно соединяют с ближайшим концом рычага через отверстие с возможностью отсоединения, а основание каждого упора устанавливают на первой стороне аэродинамической поверхности через упругие прокладки с возможностью отсоединения.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что опору упора выполняют по меньшей мере с двумя участками разной толщины.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что упругую прокладку прикрепляют при помощи клеевого соединения к поверхности основания упора, предназначенного для установки на первой стороне аэродинамической поверхности.

4. Устройство для проведения статических испытаний аэродинамических поверхностей летательного аппарата, содержащее по меньшей мере одну тягу, расположенную в соответствующем сквозном отверстии аэродинамической поверхности с возможностью отсоединения, таким образом, что первый и второй концы тяги выступают за пределы первой и второй сторон аэродинамической поверхности соответственно, являющихся противоположными по отношению друг к другу, причем первый конец тяги закреплен на первой стороне аэродинамической поверхности, а второй конец тяги предназначен для приложения нагрузки, отличающееся тем, что первый конец тяги закреплен на первой стороне аэродинамической поверхности посредством шарнирного соединения с рычагом в его центральной части с возможностью отсоединения, при этом рычаг установлен на первой стороне аэродинамической поверхности за счет двух упоров, каждый из которых выполнен в виде цельной детали, состоящей из опоры с отверстием под шарнир и основания, где опора каждого упора шарнирно соединена с ближайшим концом рычага через отверстие с возможностью отсоединения, а основание каждого упора установлено на первой стороне аэродинамической поверхности через упругую прокладку с возможностью отсоединения.

5. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что опора упора выполнена по меньшей мере с двумя участками разной толщины.

6. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что упругая прокладка прикреплена с помощью клеевого соединения к поверхности основания упора, предназначенного для установки на первой стороне аэродинамической поверхности.