Осевой компенсатор

Ось вращения элерона Рис. 6.п. Схема осевой компенсации

Рис. 6.12 Схема внутренней комченсации

экающим воздухом узкими щелями (рис. 6.12). Выполненная из прорези-ленной ткани гибкая перегородка, прикрепЛешая к носку компенсатора и к стенке лонжерона, разделяет герметически камеру на две части.

Здесь в отличие от осевой компенсации носок элерона не обтекается потоком- При отклонении элерона вниз за счет увеличения кривизны профиля на верхней поверхности крыла возникает разрежение. Благодаря наличию щели такое же разрежение возникает и в камере над компенсатором, что приводит к возникновению силы, действующей на компенсатор и направленной вверх, т.е. в ту жесторону, куда направлена и сила, действующая на злерон. Но знак момента действующей на компенсатор силы относительно оси вращения элерона противоположен знаку шарнирного момента. Аналогичная картина происходит и при отклонении элерона вверх. Для обеспечения требуемой эффективности площадь внутреннего компенсатора приходится делать значительной, доходящей до 50 % площади элерона. Однако при такой площади внутреннего компенсатора часто не удается, особенно в крьшьях малой относительной толщины, получить требуемые углы отклонения элеронов, что ограничивает применение этого типа компенсации. Внутренний компенсатор почти не создает дополнительного лобового сопротивления, что является большим его достоинством.

Сервокомпенсация. Она осуществляется при помощи небольшой руле-зой поверхности, расположенной на части размаха элерона у задней кромки и навешенной шарнирно (рис. 6.13). Сервокомпенсатор посредством тяги кинематически связан с неподвижным кронштейном, закрепленным на крьше. При отклонении элерона благодаря кинематической связи сервокомпенсатор отклоняется в противоположную сторону. Возникающая при этом на сервокомпенсаторе сила создает относительно оси вращения момент, уменьшающий величину шарнирного момента элерона. Площадь сервокомпенсатора обычно не превышает 5. . .7 % площади элерона. При такой сравнительно небольшой площади сервокомпенсатор является эффективным средством уменьшения шарнирного момента элерона.

Максимальный угол отклонения сервокомпенсатора не превышает 15 , так как при больших углах он становится неэффективным. Потребное соотношение между угдами отклонения элерона и сервокомпенсатора достигается соответствующим выборомплеч OA и OiB. В нейтральном положении элерона сервокомпенсатор очень незначительно увеличивает лобовое сопротивление, так как рычаги и тяги удается почти полностью разместить внутри обводов крьша. *

Но сервокомпенсатор обладает и рядом недостатков. Он снижает эффектианость элерона, так как возникающая на нем сила противоположна по направлению сше, действующей на элерон. Сервокомпенсатор может способствовать возникновению флаттера крьша, особенно если не устране-

ны люфты в шарнирах навески и в узлйх тяги. Кроме того, сервокомпенса-ция приводит к снижению степени устойчивости самолета особенно при свободном командном рычаге, что объясняется независимостью при этом виде компенсации величины шарнирного момента от угла отклонения элерона.

Из-за этих недостатков сервокомпенсаторы не нашли применения в качестве единственного средства аэродинамической компенсации. В настоящее время особенно на тяжелых больших самолетах сервокомпенсатор применяется как дополнительное средство к осевой компенсации, при этом сервокомпенсатор часто используется и в качестве триммера.

В рассмотренных видах аэродинамической компенсации коэффициент шарнирного момента пропорционален углу отклонения элерона. Усилия же в системе управления зависят еще и от скорости полета. Поэтому при очень большой скорости эти усилия могут стать недопустимо большими, а при малой скорости, наоборот, быть настолько малым, что не будет сохраняться чувство управления . Этих недостатков не имеет пружинная сервоком-пенсацня. Установленный на элероне сервокомпенсатор (рис. 6.14) соединен тягой 1 с двуплечим рычагом 2, к которому присоединяется тяга 3, входящая в систему управления элероном. Рычаг 2 имеет возможность проворачиваться относительно оси вращения элерона. Этому проворачиванию препятствуют имеющие предварительную затяжку пружины 4, между которыми зажато второе плечо рычага 2. При небольшом, не требующем аэродинамической компенсации, mapiiipHOM моменте элерона, что соответствует малым его углам отклоненид и небольшой скорости полета, когда в тяге 3 создается усилие, недоЬтаточное для преодоления усилия предварительной затяжки пружин, сервокомпенсатор отклоняется вместе с элероном как одно целое. С увеличением шарнирного момента вследствие увеличения либо угла отклонения элерона, либо скорости полета, либо того и другого вместе возросшее усилие в тяге 3 преодолевает сопротивление пружин, и сервокомпенсатор начинает отклоняться, поворачиваясь относительно

Рис. 6.14. Схема пружинньго сервокомпенсатора

Л Сервокомпенсатор /-f повернуто

К летчику

Серворуль

Рис. 6,13. Схема сервокомпенсации

Рис. 6.15 Схема серворуля

своей оси вращения. Включен компенсатор в проводку управления так, что отклоняется он в сторону, противоположную отклонению элерона. После отклонения компенсатора элерон начинает отклоняться не только из-за усилия, передаваемого с командного рычага, но и вследствие .действующей на компенсатор аэродинамической силы. Таким образом, создаваемая пружинным сервокомпенсатором нагрузка пропорциональна только усилию на командном рычаге. Подобрав соответствующим образом площадь компенсатора и усилие предварительной затяжки пружины, можно до требуемых пределов снизить усилие на командном рычаге, сохранив при этом необходимое чувство управления Крупным недостатком пружинного сервокомпенсатора является возможность возникновения флаттера из-за введе-нияв систему управления элероном упругих элементов.

Для обеспечения управления элеронами главным образом тяжелых самолетов иногда применяются серворули. Серворуль представляет собой небольшую рулевую noBepxHoctb, .шарнирно закрепленную на элеро- не. Эта рулевая поверхность может быть отнесена от элерона на некоторое расстояние (рис. 6.15, а) или располагаться на нем вдоль задней кромки, вписываясь в его обводы (рис. 6.15, б). Летчик непосредственно управляет серворулем; отклонение которого, создавая относительно оси вращения элерона момент, вызьшает отклонение последнего в противопйлож-ную сторону Таким образом, управление элеронами, а следовательно, и поперечное управление самолета достигается здесь управлением сервору-лями. Но серворули из-за своих недостатков - запаздывание действия, ухудшение чувства управления , возможность возникновения флаттера-не нашли широкого применения.

§ 4. ВЕСОВАЯ БАЛАНСИЮВКА ЭЛЕРОНОВ

Для устранения возможности возникновения изгибно-элеронного флаттера крьша элероны должны.иметь весовую балансировку. Различают статическую динамическую балансировку элерона. Вьщелим на элероне отсек длиной dz, имеющий массу dro (рис. 6.16). Пусть центр масс этого отсека будет находиться на расстоянии х от оси вращеш1я и при колебаниях будет перемещаться с ускорением]. Тогда инерционная сила этого отсека dP = йт] вызовет появление шарнирного момента dM j = dPx = dmxj.

Весь шарнирный момент элерона от инерционных сил

Мш=/ dmxj.

Чтобы исключить отклонение элерона при колебаниях крьша, необходимо уничтожить этот момент. Достигается это размещением в элероне впереди его оси вращения одного или нескольких грузов так, чтобы шарнирный момент *от их инерционных сил уравновесил шарнирный момент элерона .

2т;хд; = / dmxj.

Здесь m, х, и j, - соответственно масса груза, расстояние от его центра масс до оси вращения и его ускорение. Такая балансировка элерона называется динамической.

Рис. 6.16. Весовая балансировка элерона

Ось Вращения у элерона

Если бы элерон в процессе колебаний перемещался только поступательно, т.е. ускорения по всему размаху элерона бьши равны, то равновесие достигалось бы при ус- - . ловии

SmiX: = \ dmx. О

Такая балансировка называется статической, т.е. в этом случае общий центр масс конструкции элерона и балансировочных грузов размещается на оси вращения.

Если балансировочный груз разместить таким образом, что центр масс каждого сечения будет находиться на оси вращения, то в этом случае статическая балансировка обеспечит и динамическую балансировку. ,

С целью уменьшения массы балансиров необходимо стремиться при проектировании элерона к созданию по возможности такой конструкции, у которой расстояние между центром масс и осью вращения бьшо бы минимальным.. С Этой же целью желательно привод механизма управления триммером располагать в носке элерона. Несмотря на эти меры, центр масс, как правило, лежит все же позади оси вращения и для весовой балансировки приходится применять специальные грузы.

Возможны два способа балансировки: балансировка сосредоточенными грузами и балансировка распределенным по размаху элерона грузом. Балансировка сосредоточенными грузами может осуществляться.путем закрепления груза непосредственно на элероне впереди его осивращениялибо путем соединения груза с элероном кинематической цепью.

На рис. 6.17 показаны различные схемы размещения на элероне закрепленных сосредоточенных грузов. При наличии роговой аэродинамической компенсации весовой балансир целесообразно размещать в роге (рис. 6.17, а). В этом случае весовая балансировка не ухудшает аэродинамику. Весовые балансиры можно размещать и в носке элерона (рис. 0.17, б). Чтобы уменьшить массу балансира, желательно увеличить вынос его вперед относительно оси вращения (рис. 6.17, в). Но выносные балансиры также выходят в поток, что приводит к росту лобового сопротивления и делает, неприемлемой эту схему для скоростных самолетов.

На рис. 6.18, а показана схема б.алансировки сосредоточенным грузом, расположенным внутри крьша и соединенным с элероном кинематической цепью, соответствующим выбором передаточного числа которой удается

Рис. 6.17. Весовая балансировка элеронов закрепленными иа них сосредоточенными

грузами

л мпандноу рычагу

Рис 6 18 Весовая балансировка сосредоточенными грузами, соединенными с элеро- Рис. 6.19. Весовая балансировка элероном кинематической цепью нов распределенным по размаху грузом

значительно уменьшить массу балансира. Иногда для связи балансира с элероном целесообразно использовать проводку управления элероном (рис. 6.18, б). При таких схемах балансировки грузы можно размещать в носке крьша у его концов, что улучшает флагтерные характеристики крьша. Кинематическая цепь должна иметь минимальное количество звеньев, рычаги и тяги должны быть достаточно жесткими, соединения не должны иметь люфтов. Если эти требования не будут выполнены, то такая балансировка может вообще оказаться неэффективной. Даже при очень тщательном выполнении наличие кинематической цепи снижает эффективность балансиров.

Размещать сосредоточенные грузы необходимо так, чтобы при их возможно меньшей массе бьша обеспечена динамическая балансировка элерона. С этой целью балансировочные грузы приходится устанавливать, как правило, в нескольких сечениях элерона. Одним из крупных недостатков балансировки сосредоточенными грузами является сильная перебалансировка сечений, в которых находятся грузы или к которым крепится кине матическая цепь, и несбалансированность остальных сечений при сбалансировании элерона в целом. По этой причине при недостаточной жесткости на кручение элерон будет закручиваться, что может повести к возникновению флаттера. Этот фактор необходимо учитывать, особенно при балансировке больших по размаху элеронов.

Весовая балансировка распределенным по размаху грузом осуществляется при помощи металлических прутков или пластин, закрепленных в носке элерона (рис. 6.19, а). Такой балансир располагается по всему размаху или на значительной его части. Балансир желательно по возможности использовать в качестве конструктивного элемента. Так, при внутренней аэродинамической компенсации с помощью балансира осуществляется крепление к носку аэродинамического компенсатора герметической гибкой перегородки (рис. 6.19, б).

К преимуществам балансировки распределенным по размаху грузом относятся отсутствие дополнительного аэродинамического сопротивления, обеспечение динамической бансировки при наличии статической балансировки, отсутствие закручивания элерона от инерционных сил балансира. Недостатками этого способа балансировки являются большая масса балансира из-за малого плеча относительно оси вращения и некоторое смещение центра масс крьша назад, что является неблагоприятным с точки зрения изгибно-крутильного флаттера.

§ 5. НАГРУЗКИ, ДЕЙСТВУЮЩИЕ НА ЭЛЕЮН

На элерон в полете действуют аэродинамические силы. Величина и рас пределение нагрузки определяются по результатам продувок в аэродинами ческой трубе при неотклоненном и отклоненном положении элерона. Силами тяжести конструкции элерона ввиду их малости пренебрегают.

С точки зрения строительной механики элерон представляет собой многоопорную балку переменной жесткости, нагруженную распределенной аэродинамической силой tg, действующей в плоскости, перпендикулярной хордам, и силой от управления Т, дейтсвующей по оси тяги (рис. 6.20, а).

Усилие в. тяге управления определяется из условий равновесия элерона (рис. 6.20, б):

Т = Р -

Опоры элерона, строго говоря, упругие, но в расчетах их обычно считают жесткими ввиду относительно большой изгибной жесткости крьша.

В практических расчетах при построении эпюр перерезывающих сил, изгибающих и крутящих моментов используют теорему о грех моментах, принимая изгибную жесткость элерона в каждом пролете постоянной.

Составив на основе теоремы о трех моментах уравнения и решив их, определяют опорные моменты Mj и реакции Rj, а затем переходят к построению эпюр перерезывающих сил и изгибающих моментов. Эти эпюры строятся в двух плоскостях - в плоскости, перпендикулярной хордам, и в плоскости хорд элерона. /

Эпюра крутящих моментов строится относительно оси жесткости, при этом элерон рассматривается как балка, защемленная в сечении тяги управления. В сечении узлов навески от реакций элерона возникают дополнительные крутящие моменты (см. рис. 6.20, б):

AMip = RiX,.

На рис. 6.20. в показаны эпюры Q и М от распределенной аэродинамической нагрузки tg и эпюра Mjp.

шшщщ

-г-П

А УЧ.

Рис. 6.20. Нагружение и эпюры Q, М и Мкр для элерона 4 Гребеньков