Аэродинамическая компенсация рулей (элеронов) (стр. 2 из 2)

Внутренняя компенсация с мягкой диафрагмой разделяет полость между носком элерона и крылом на полости с повышенным Давлением— А и пониженным — Б, что создает дополнительный момент —

(см. рис. 2, б), уменьшающий значение M_ш. Это позволяет при том же значении уменьшить усилие Tв системе управления и на командных рычагах управления.

Сервокомпенсация осуществляется за счет различных видов сервокомпенсаторов. Сервокомпенсатор — часть поверхности элерона (руля) у задней кромки, кинематически связанная с крылом (стабилизатором, килем) тягой 13 (рис. 4.14, в) таким образом, что при отклонении элерона (руля) 5 она отклоняется в противоположную сторону, уменьшая шарнирный момент М_ш- Сравните рис. 2, а и 3, в.

Величина М_шзависит как от угла отклонения элерона б, так и от скоростного напора q. При малых значениях б и особенно qсервокомпенсация не нужна, так как значение М_ши усилия на командных рычагах и без того малые. С увеличением же значений М_шсервокомпенсация становится нужной и тем в большей степени, чем больше значения qи б. Включение упругого элемента (пружины), имеющего предварительную затяжку, в систему управления элерон — сервокомпенсатор (рис. 4.14, г) позволяет повысить «чувствительность» системы управления к qи б. При малых усилиях на рычагах управления (малы значения qи б) система элерон — сервокомпенсатор работает как единое целое (усилия на пружину 10 (см. рис. 3, г) меньше, чем усилия ее предварительной затяжки). С ростом значений qи б возрастают усилия в системе управления (в том числе, и в тяге 11). Когда усилия на пружину станут больше, чем усилия ее предварительной затяжки, двухплечный рычаг 12 провернется и через тягу 13 отклонит сервокомпенсатор 9 в сторону, противоположную отклонению элерона 5, уменьшая значения М_ш.Такой компенсатор называется пружинным сервокомпенсатором. Применяется он обычно вместе с другими видами компенсации (например, с осевой компенсацией). Недостатком такой компенсации является уменьшение эффективности элерона, так как направление усилий Y_эли Y_ск противоположно (см. рис. 4.14, в). Кроме того, сервокомпенсатор может послужить причиной возникновения опасных вибраций (особенно при недостаточной затяжке пружин 10 и плохой регулировке длины тяги 13). Конструкция сервокомпенсатора подобна конструкции триммера, назначение и конструкция которого будут рассмотрены ниже.

5. Триммер 1 (см. рис. 2, в и рис. 3, а)— вспомогательная рулевая поверхность, расположенная в хвостовой части элерона (руля) 5 и предназначенная для уменьшения (снятия) усилий на рычагах управления самолетом при изменении режима полета. Сила на триммере Y_т, подобно тому, как и сила Y_ск, создает момент M_т=Y_тbотносительно оси вращения руля, уменьшающий шарнирный момент M_ш = Th. Это приводит к уменьшению потребных усилий Tв системе управления и, в конечном счете, к уменьшению усилий на командных рычагах управления. Эти усилия могут быть снижены вплоть до нуля при М_т=У_эла (см. рис. 3, а).

Конструкция триммера показана на рис. 4.14, б. Она типична для рулевой поверхности, в том числе и для сервокомпенсатора, и состоит из каркаса и обшивки. Каркас — из лонжеронов 3, нервюр 2, диафрагм 4, узлов навески 6, кронштейна с проушиной 8 для тяги управления 7. Для легких маневренных самолетов конструкция триммера может быть выполнена из магниевого литья в виде двух склепанных половин, разрезанных по хорде. Внутри для облегчения удален ненужный (по условиям обеспечения прочности) материал. Управление обычно электромеханическое из кабины пилота, сам электромеханизм управления (ЭМУ) можно располагать в носке руля, уменьшая тем самым затраты массы на весовую балансировку руля.

Рис. 3. Триммер. Конструкция триммера и узлов его навески и управления. Конструкция сервокомпенсаторов

6. Нагружается элерон (руль), как и другие подвижные части крыла (оперения), аэродинамическими силами и реакциями опор. Расчетная нагрузка элерона (руля)

пропорциональна его площади S, и скоростному напору q. По размаху элерона (руля) эта нагрузка распределяется пропорционально хордам, по хорде — по закону трапеции.

Для элерона

, а распределенная нагрузка

. Здесь К — коэффициент, задаваемый нормами прочности; / — коэффициент безопасности. На рис. 4.15, а показаны реакции в опорах: — от воздушной нагрузки и — от сил в тягах привода управления. Определить эти реакции для многоопорной балки — элерона можно, используя метод сил или уравнение трех моментов

На рис. 4, а показана схема сил, а на рис. 5, б — эпюры Q, Mи М_к для секций элерона, конструкция которого рассматривалась выше (см. рис. 4.12). Из сказанного следует, что элерон как многопролетная балка от воздушной нагрузки и реакций на опорах R_qiработает на изгиб в плоскости, перпендикулярной плоскости хорд элерона, а в плоскости хорд — от реакций R_тi. Ha кручение элерон работает как балка, защемленная в плоскости тяг приводов управления. Скачки в эпюре М_к, равные R_ix_i, вызваны несовпадением оси жесткости (ОЖ) с осью вращения. Такой характер нагружения и работы элерона типичен для многоопорных конструкций элеронов.

Имея эпюры Q, Mи М_к, можно подобрать сечения силовых элементов элерона. Расположение на близком расстоянии узлов навески 3 (см. рис. 4.12) с тягами приводов управления и сосредоточенного выносного груза позволяет рациональнее использовать материал в этой зоне, требующей большой жесткости на кручение. Силы R_qiи R_тiбудут нагружать усиленные нервюры крыла и раздаваться ими на стенки лонжеронов и обшивку.

Рис. 4. Нагрузки на элерон и эпюры Q, M и М_к

Литература :

1. Конструкция самолетов, Г.И.Житомирский – Москва «Машиностроение» 1991 г. – с.144.

2. Конструкция самолетов, О.А.Гребеньков – Москва «Машиностроение» 1984 г. – с.87.