Ход работы
Каждая бригада студентов получает индивидуальное задание, по которому работает в дальнейшем; готовит фотоматериал, анализирует конструктивно-технологические особенности агрегата с учетом его расположения и условий эксплуатации; выполняет сборочный чертеж со спецификацией и чертеж детали (на основе проведенных замеров реальной конструкции) в соответствии с требованиями ЕСКД. Оформляет отчет установленного образца (Приложение 1), графический материал и иллюстрации (Приложение 2).
Список заданий, выносящихся на лабораторное занятие:
Конструктивно-технологические особенности однощелевого закрылку центроплана крыла «Ан-24».
Конструктивно-технологические особенности двухщелевого закрылка средней части крыла «Ан-24».
Конструктивно-технологические особенности интерцепторов самолета «МиГ-23».
Конструктивно-технологические особенности подвижного носка крыла самолета «МиГ-23».
Конструктивно-технологические особенности закрылка крыла самолета «МиГ-23».
Контрольные вопросы
Назначение взлетно-посадочной механизации крыла
Типы механизации задней кромки крыла
Типы механизации передней кромки крыла.
Отличие между подвижным носком и предкрылком крыла
Особенность многощелевого закрылка
Виды и характер нагрузок на механизацию крыла
Конструкция опор навески закрылков и предкрылков
Виды механизмов выпуска механизации
Технология изготовления взлетно-посадочной механизации
Список рекомендованной литературы
Проектування та конструювання ЛА. Проектування та конструювання ЛА-2. Конструювання ЛА: [текст]: метод. вказівки до виконан. курс. проекту для студ. за напрямом підготов. 6.051101 «Авіа- та ракетобудування» / Уклад. В. В. Сухов, О. М. Масько. – К. : НТУУ «КПІ», 2011. – 76 с.
Кривцов В. С. Інженерні основи функціонування і загальна будова аерокосмічної техніки. Ч. 2. / В. С. Кривцов, Я. С. Карпов, М. М. Федотов.– Х. : ХАІ, 2002. – 723 с.
Житомирский Г. И. Конструкция самолетов: Учебник / Г. И. Житомирский. – М. : Машиностроение, 1991. – 400 с.
Лабораторное занятие №6 Конструктивно-технологические особенности элементов системы управления самолетом
Цель лабораторного занятия. Проанализировать назначение и устройство системы управления самолетом. Выделить механические и гидравлические элементы. Выяснить функциональное назначение и конструктивно-технологические особенности тяг, качалок и опор качалок системы управления. Проанализировать конструкторскую документацию на отдельные элементы или технологический узел. Выполнить сборочный чертеж элемента системы управления со спецификацией и чертеж детали.
Место проведения: учебный класс, стендовый зал. Общий объем: 2 часа.
Теоретические сведения
Передача управляющих сигналов от летчика или автоматической системы управления к элементам системы управления и, в конечном счете, к органам управления самолета производится с помощью механической или электрической проводки управления (рис. 6.1).
Электрическая проводка управления представляет собой совокупность источников питания, электропроводки, коммутационных и других устройств, обеспечивающих передачу сигналов от летчика или автоматической системы управления в органы управления. Ранее такая проводка довольно широко применялась для управления триммером и включения электромеханизмов различных агрегатов автоматики. Сейчас ее применяют в системе электродистанционного управления органами управления самолета. Это объясняется насыщением системы управления элементами автоматики и вычислительной техники, использующими в своей работе электрические сигналы.
Рис. 6.1. Схема системы управления реактивного самолета:
1 – ручка управления; 2 – педали; 3 – гидроусилители; 4 – загружающие механизмы; 5 – триммеры.
Механическая проводка управления представляет собой совокупность элементов, обеспечивающих дистанционную передачу сигналов от летчика или автоматической системы управления в органы управления. В системах управления с гидроусилителем мощности (бустером) часть механической проводки управления от РУ до гидроусилителя составляет ее несиловую часть с относительно небольшим уровнем нагрузок (силы трения в проводке управления и силы от загрузочного механизма), а от гидроусилителя в орган управления – силовую часть с нагрузками в десятки тысяч ньютонов. Механическая дистанционная передача сигналов в системе управления может осуществляться гибкой, жесткой или смешанной проводкой.
Гибкая проводка обеспечивает передачу управляющих сигналов с помощью возвратно-поступательных перемещений тросов, стальных проволок, лент или цепи 9 (рис. 6.2).
Такая проводка для отклонения органов управления вверх или вниз, влево или вправо состоит из двух частей, учитывая, что каждая из
Рис. 6.2. Элементы тросовой проводки управления:
а–в – установка роликов; г–д – тандеры; е – направляющая колодка: 1 – ролик; 2 – ограничитель; 3 – кронштейн; 4 – переходник; 5 –ось; 6 – наконечник; 7 – петля; 8 – коуш; 9 – наконечник; 10 – муфта
них может работать только на растяжение. На прямых участках гибкой проводки тросы могут быть заменены на стальную проводку или ленты. Применение в проводке тросов диаметром 2–4 мм позволяет с помощью роликов (рис. 6.2) свободно менять направление проводки и вести ее в удобных и безопасных (для обеспечения работоспособности системы управления) местах, например, под полом, по борту.
Гибкая проводка имеет небольшую массу, но ее недостатком является повышенное трение и износ в местах перегиба тросов и их вытяжка в процессе эксплуатации, несмотря на то, что тросы предварительно перед их установкой извлекают под нагрузкой до 60% от разрушающей нагрузки. Повышенный износ и вытяжка тросов требуют их частого осмотра и регулирования. Концы тросов закладываются в специальные наконечники. Раньше с этой целью
использовались специальные коуши (рис 6.2, г), наконечники 6 с петлей 7, внутрь которой для предохранения от стирания тросов вставляется металлическая прокладка 8. Регулировка натяжения тросов осуществляется специальными тандерами (рис 6.2, д) – муфтами 10 с правой и левой внутренней нарезкой на концах, куда вкручиваются наконечники тросов 9. Это позволяет при проворачивании муфты 10 в одну сторону увеличивать натяжение тросов, а при повороте муфты в противоположную сторону – уменьшать. Для компенсации относительных линейных деформаций конструкции самолета и проводки через изменение температуры, действия нагрузок и избыточного давления в гибкой проводке устанавливаются специальные регуляторы натяжения тросов (рис 6.2, а). Без применения таких устройств (компенсаторов) возможно изменение в эксплуатации углов отклонения рулей, что недопустимо.
На рис. 6.2, а, б и в показаны различные варианты установки роликов 1 на осях 5 неподвижных кронштейнов 3 с ограничителями 2 (рис 6.2, а), которые не позволяют тросам выскочить из канавок ролика, на подвижных переходниках 4 с одним (см. рис 6.2, б) или двумя (рис. 6.2, в) степенями свободы. Применение направляющих колодок (рис 6.2, е) на прямолинейных участках трассы уменьшает провисание тросов.
Регулятор натяжения (рис 6.3, а) состоит из двух секторов 2 и 5, соединенных с тросами 1 и 6, пружин 4 и 3, создающих в тросах натяжение, и механизма запирания секторов при управляющем перемещении одного из тросов. Замыкание секторов осуществляется торможением центральной штанги 7 через ее перекос в направляющих 8 при неодинаковых усилиях в тросах. При выравнивании усилий в тросах 1 и 6 перекос штанги 7 устраняется, и связь между секторами осуществляется через пружину 4 (в жесткой проводке в этих целях используется компенсационная качалка 9 (рис 6.3, б), которая при относительной деформации фюзеляжа и проводки разворачивается в ту
Рис. 6.3. Гибкая проводка: а – регулятор натяжения троса; б – компенсационная качалка.
1, 6 – трос; 2, 5 – сектор; 3 – ось; 4 – пружина; 7 – штанга; 8 – опора; 9 – качалка.
или иную сторону, компенсируя изменение длины проводки). В целом тросовая проводка может быть целесообразна в несиловой и прямолинейной частях механической проводки.
Жесткая проводка обеспечивает передачу сигналов с помощью возвратно поступательных или вращательных движений тяг. Наибольшее распространение на современных самолетах нашли жесткие проводки управления с поступательным движением тяг. Тяги выполняют в виде тонкостенных алюминиевых, стальных или титановых труб длиной не более двух метров (из условия обеспечения устойчивости труб при сжатии) с наконечниками на концах. Наконечники служат для присоединения тяг друг к другу, к качалкам и к другим агрегатам системы управления (к рулевым приводам, к рычагам на постах ручной и ножного управления и к кронштейнам на органах управления). На рис 6.4, а, е, и, н показаны конструктивные варианты заделки концов тяг в наконечники, типы наконечников и шарниров, используемых длительное время в самолетостроении (до введения последнего ГОСТ 12791-77 1 на трубы тяг управления). Наконечники тяг могут быть регулируемыми для изменения длин отдельных участков проводки, что упрощает регулирование всей проводки управления, и нерегулируемыми (фиксированными). В регулируемых наконечниках (рис 6.4, в, г, е) ушковые 1 или вильчатые 4
болты вворачиваются в стаканы 2 на нужную глубину и контрятся гайкой 3. Стаканы 2 устанавливаются внутри тяг на резьбе и контрятся болтами. В нерегулируемых наконечниках ушковые 1 (рис 6.4, а б) или вильчатые 4 (рис 6.4, д) наконечники стакана 2 фиксируются внутри трубы или сваркой, или болтами. На рис 6.4, м показан один из вариантов наконечников тяг с двойной проушиной 14, выполненный уже в соответствии с указанным выше ГОСТом на трубы тяг управления. Здесь в обжатом конце тяги сделана внутренняя резьба, в которую и вворачивается наконечник 14, но уже без промежуточных стаканов 2, как это было в тягах (рис 6.4, а, е). Одна (обычно внутренняя 12) проушина такого наконечника используется для соединения тяги с поддерживающей скалкой, а внешняя 13 – для соединения тяг между собой. На рис 6.4, ж изображен еще один из вариантов тяги, выполненной по новому ГОСТу.
Рис. 6.4. Элементы жесткой системы управления при помощи тяг:
а, б, е – соединение нерегулируемых наконечников с трубой; в, г, д - соединение регулированных наконечников с трубой; ж – основные элементы тяги; з – высоконадежная тяга; и – металлизация тяг; к, л – люнеты; м – поддерживающая проушина; н – тяга с нивелированием кручения (в системе управления РВ).
Здесь 1 - наконечник ушковый регулируемый, 3 - гайка, 4 - наконечник вильчатый нерегулируемый, 5 - труба, 6 - шайба, 7 - проволока (контровки).
На рис 6.4, н показана тяга с вильчатым наконечником 4, закрепленным в головке тяги на двух шариковых подшипниках для образования карданного соединения. Головка 16 соединена с тягой болтами 15.
Еще один из вариантов соединения тяг показан на рис 6.4, и. Здесь 7 - гибкая перемычка металлизации, какими должны быть соединены все элементы проводки управления между собой и с элементами конструкции планера для устранения разрядов статического электричества. В этом соединении использован сферический подшипник 10. На рис 6.4, с показано регулируемое соединение тяг управления, когда для повышения надежности тяг управления тяги выполняются из внешних 5 и внутренних 6 труб. Соединение внутренних труб с ушковыми и вильчатыми наконечниками проводится болтом 9, а внешних труб – шлицевым соединением 8. При разрушении любой из труб проводка не нарушается.
Для снижения трения в проводке управления во всех соединениях тяг используют шарикоподшипники. Возможность некоторого изменения трассы жесткой передачи, в том числе и через технологические и эксплуатационные перекосы (при деформациях частей планера), обеспечивается использованием специальных шарниров, а при больших перекосах – карданов (см. рис 6.4, в) и сферических подшипников 10 (см. рис 6.4, и).
Для обеспечения выдерживания необходимого направления трассы, ограничение степени свободы тяг в проводке управления используются поддерживающие качалки (проводки) или направляющие устройства с тремя или четырьмя роликами в обоймах корпуса (рис 6.4, к, л), обеспечивающие только возвратно-поступательное движение тяг между роликами. Для регулировки зазоров между тягой и роликами
положение оси 11 одного из трех роликов (см. рис 6.4, л) регулируется.
Жесткая проводка управления включает поддерживающие качалки (рис 6.5, а, б, в, с) для подвески и поддержки тяг управления и качалки для изменения направления трассы проводки и усилий в отдельных ее участках (рис 6.5, кроме а, б, в, с) . Здесь показаны различные варианты конструктивных решений таких качалок, выполненных из алюминиевых или магниевых сплавов штамповкой. Все они имеют подшипники в ступицах и в проушинах для снижения трения. Однако не все показанные на этом рисунке качалки рациональны с точки зрения жесткости и восприятия изгибающего момента.
Рис. 6.5. Варианты качалок системы управления:
а-г – монтаж поддерживающих качалок; д-з – двуплечи качалки; и-р – дифференциальные качалки.
На рис 6.5, т показано сочетание качалок, которое представляет собой один из вариантов механизма нелинейной передачи. Его включают в проводку управления для изменения передаточных отношений от рычагов управления к рулю. Осуществляемый таким механизмом закон позволяет «загрубить» управление в районе нейтрального положения рычагов управления и рулей и тем самым избежать резких эволюции самолета на больших скоростях полета при небольших отклонениях рычагов управления от нейтрального положения.
Тяги проводки управления при управляющих перемещениях работают на растяжение или сжатие. Это позволяет в отличие от гибкой проводки обойтись только одной секцией проводки. Такая проводка имеет меньше трения в соединениях, обеспечивает большую чувствительность управления, но она тяжелее и более трудоемкая в изготовлении.
Жесткая проводка с передачей командных сигналов с помощью вращательного движения валов получила большее распространение в качестве силовой передачи трансмиссий в системах управления закрылки и предкрылки. Основным элементом такой проводки являются валы, работающие на кручение, и преобразователи вращательного движения в поступательное.
В системах управления с вращательным движением валов проще решаются вопросы компенсации деформации частей планера за счет использования телескопических валов со шлицевым соединением и карданов. Однако узлы и детали такой проводки в системах управления самолетом применяют крайне редко. Они сложны в изготовлении, требуют большого внимания в эксплуатации, их масса и потребные усилия на рычагах управления быстро растут с увеличением размерности самолета.
Смешанная проводка управления представляет собой комбинации, как правило, гибкой и жесткой проводки или комбинации
поступательной и вращательной проводок управления. Применение комбинированных видов проводки, несмотря на ее осложнение при этом, оправдывается тем, что жесткая проводка с помощью тяг обеспечивает большую простоту эксплуатации и меньшее трение при многократных изменениях направления проводки, а гибкая тросовая проводка на прямых участках имеет меньшую массу и габариты, облегчая компоновку системы управления. При смешанной проводке управления характерны переходы с тросовой проводки на жесткую и наоборот.