Літальний апарат з системою автоматичного управління за висотою

Літальний апарат з системою автоматичного управління за висотою, який відрізняється тим, що він має пристрій, що містить герметичний сильфон, який наповнений речовиною з високим коефіцієнтом температурного розширення, демпфер і пружину, які паралельно та жорстко з'єднані між собою, та встановлений в горизонтальному оперенні уздовж хорди стабілізатора, яка проходить крізь центр тиску стабілізатора, кінематично пов'язаного з останнім та з кермом висоти. (19) (21) 98084222 (22) 04.08.1998 (24) 15.06.2001 (33) UA (46) 15.06.2001, Бюл. № 5, 2001 р. (72) Стрелков Ігорь Васильович, Соловей Віктор Васильйович, Макаров Олександр Олександрович, Сметанкін Олександр Володимирович (73) Інститут проблем машинобудування НАН України 39261 ти 4 (зв'язок 10). Кермо висоти 4 кріпиться до стабілізатора 3 на балці 11, яка водночас є й віссю обертання керма висоти 4. Опорами для балки 11 є підшипники, що закріплені у силових кронштейнах 12 стабілізатора 3. Зв'язок 10 підведений безпосередньо до балки 11. Літальний апарат з системою автоматичного регулювання за висотою працює таким чином. Нехай літальний апарат 1 знаходиться на заданій висоті, яку необхідно витримувати під час усього польоту, тобто система автоматичного управління повинна забезпечити політ апарата у заданому коридорі за висотою. У вихідному положенні під час польоту на заданій висоті кермо висоти 4 знаходиться у нейтральному положенні (положення (І) фіг. 2). При цьому герметичний сильфон 6, заповнений речовиною з високим коефіцієнтом температурного розширення (наприклад, аміаком) [4], знаходиться у термодинамічній рівновазі з навколишньою атмосферою. Якщо під впливом зовнішніх збурень літальний апарат 1 опустився у більш низькі шари атмосфери, то через змінення температури навколишнього середовища, її підвищення, буде змінюватися і температура сильфона 6 (заповненого речовиною з високим коефіцієнтом температурного розширення), під впливом температури він почне подовжуватися і впливати через кінематичний зв'язок 10 на кермо висоти 4, який починає обертатися навколо балки 11 відносно стабілізатора 3 і літальний апарат починає набирати висоту (положення (II)). При цьому температура навколишньої атмосфери з висотою зменшується, що призводить, за рахунок теплообміну, до зменшення температури герметичного сильфона 6, його лінійному стисненню і вплив його через кінематичний зв'язок 10 на кермо висоти 4, який починає обертатися навколо балки 11 відносно стабілізатора 3 у зворотний бік, намагаючись зайняти вихідне (нейтральне) положення (положення І). Під час виходу апарату ви ще заданих розрахункових висот відбувається протилежне. Завдяки більш низьким температурам навколишнього середовища герметичний сильфон 6 охолоджується, лінійно стискується і через кінематичний зв'язок 10, обертає кермо висоти 4 відносно стабілізатора 3, навколо балки 11 у положення, що забезпечує зниження літального апарата (положення III). При зниженні завдяки прогріву сильфона 6, кермо висоти 4 намагається зайняти вихідне (нейтральне) положення (положення І). У процесі польоту літального апарату відбувається піддержування його у розрахунковому коридорі висоти за рахунок системи автоматичного управління за висотою. Виконання сильфона, який задовольняє водночас, як вимогам статики (залежність тиску від температури), так і динаміки викликає труднощі, тому доцільно уведення додаткових елементів демпфера та пружини, які забезпечують динамічні характеристики, які стабілізують систему у цілому, що дає можливість підвищити надійність. У положенні рівноваги, тобто при польоті літального апарата на заданій висоті, деформація пружини 8 дорівнює нулю та зайве зусилля, яке створюється сильфоном 6, зрівноважується швидкісним натиском повітря на кермо висоти 4. При зміненні висоти коліна починає діяти контур зовнішнього зворотного зв'язку, чутливим елементом якого і виконавчим пристроєм є герметичний сильфон 6, та стабілізуючий вн утрішній контур зворотного зв'язку, елементами якого є пружина 8 та демпфер 7. Умовами асимптотичної стійкості такої системи регулювання є вибір жорсткості С пружини 8 та коефіцієнт демпферування К демпфера 7, які задовольняють умову [5]: KC > ls , m де: m - маса керма висоти 4 та пов'язаних з його переміщенням елементів. dP l= , dh h=h 0 l - крутизна змінення тиску усередині герметичного сильфона 6, залежно від висоти літального апарата, s= dV h dj . Ефективність керма висоти 4, для заданого швидкісного режиму (Vh - швидкість змінення висоти, j - відхилення керма висоти 4 від положення рівноваги). Технічне рішення дозволяє підвищити надійність літальних апаратів, які використовуються у заданому висотному коридорі, у безпілотному режимі польоту, наприклад, літальних апаратів, які застосовують для моніторингу поверхні Землі. Джерела інформації. 1. А.А. Бадягин, С.М. Егер, В.Ф. Мишин, Ф.И. Силянский, Н.А. Фомин. Проектирование самолетов. - Москва, "Машиностроение", 1972 г. 2. В.Н. Зайцев, Г.Н. Ночевкин, В.П. Рудаков, Ш.С. Черненко. Конструкция и прочность самолетов. - Киев, "Ви ща школа" 1974 г. 3. П.И. Чумак, В.Ф. Кривокрысенко. Расчет, проектирование и постройка сверхлегких самолетов. - Москва, "Патриот", 1991 г. 4. Справочник химика, т. 1. Изд. "Химия", Ленинградское отделение, 1971 г. 5. Н.М. Луков. Автоматическое регулирование температуры двигателей. - Москва, "Машиностроение", 1977 г. 2 39261 Фіг. 1 Фіг. 2 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 3