RU2784619C1

RU2784619C1 - Sealing device between aircraft wing console and movable aerodynamic element

Info

Publication number: RU2784619C1
Application number: RU2022119661A
Authority: RU
Inventors: Алексей Иванович Доброквашин; Олег Олегович Катаев
Original assignee: Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации
Filing date: 2022-07-18
Publication date: 2022-11-29

Abstract

FIELD: aviation technology.

SUBSTANCE: invention relates to aviation technology, specifically to the installation of movable wing elements on a fixed wing console. The sealing device between the wing console and the movable aerodynamic element contains a pivotally mounted profiled plate. The plate is pivotally connected at one end to the movable element sheathing panel. The device is equipped with two guides fixed inside the wing console. The plate is equipped with sliders. The sliders are placed in the grooves made in the guides. Structurally, it is possible to move the opposite end of the plate inside the wing console when moving the movable element.

EFFECT: achieving simplicity of design and increasing reliability.

6 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к авиационной технике, конкретно - к установке подвижных элементов крыла, например узлов механизации крыла-предкрылков, закрылков, инцепторов или элементов управления - элеронов, элевонов и т.п. на неподвижную консоль крыла.The invention relates to aviation technology, specifically to the installation of movable elements of the wing, for example, mechanization units of the wing-slats, flaps, inceptors or controls - ailerons, elevons, etc. on the fixed wing console.

При разработке аэродинамической конструкции планера летательного аппарата (ЛА) предъявляется требование к уплотнению зазоров между элементами несущих поверхностей для обеспечения целостности набегающего потока, а также исключения отрыва или перетекания подвижной среды из-за разности давлений между верхней и нижней поверхностью аэродинамического профиля крыла.When developing the aerodynamic design of an aircraft (LA) airframe, there is a requirement to seal the gaps between the elements of the bearing surfaces to ensure the integrity of the oncoming flow, as well as to prevent separation or overflow of the moving medium due to the pressure difference between the upper and lower surfaces of the aerodynamic profile of the wing.

Подвижные элементы крыла перемещаются при эксплуатации, как в результате поступления управляющего сигнала, так и в результате непреднамеренного температурного расширения и сжатия, а также воздействии динамических нагрузок, ширина зазоров, подлежащих уплотнению, между этими элементами и неподвижными кромками консоли крыла должна быть компенсирована во время полета.Movable wing elements move during operation, both as a result of a control signal, and as a result of unintentional thermal expansion and contraction, as well as the impact of dynamic loads, the width of the gaps to be sealed between these elements and the fixed edges of the wing console must be compensated during flight .

Известна конструкция уплотнения задней кромки крыла с использованием механизма рычажного типа, перемещающего уплотняющую аэродинамическую панель в соответствии с перемещением устройства управления (Европейский патент ЕР 3034393 (В1); МПК В64С 9/02, В64С 9/04, В64С 9/10; опубл. 07.10.2018).A well-known seal design of the trailing edge of the wing using a lever-type mechanism that moves the sealing aerodynamic panel in accordance with the movement of the control device (European patent EP 3034393 (B1); IPC B64C 9/02, B64C 9/04, B64C 9/10; publ. 07.10 .2018).

Приведенная конструкция требует значительного пространства внутри конструкции кессона крыла летательного аппарата для своего размещения, При этом зона размещения устройства может быть ограничена зонами кронштейнов навески и обшивки залонжеронной панели. Отклоняемая аэродинамическая панель, расположенная перед подвижным элементом, приводит к срыву потока перед этой поверхностью, что ухудшает аэродинамические характеристики и конструктивно не позволяет отклонять поверхность на большие углы - до 600-70°.The above design requires a significant space inside the structure of the wing box of the aircraft for its placement. At the same time, the device placement area can be limited by the areas of the hinge brackets and lining of the sparser panel. The deflectable aerodynamic panel located in front of the movable element leads to flow separation in front of this surface, which worsens the aerodynamic characteristics and structurally does not allow the surface to be deflected at large angles - up to 600-70°.

Известно аэродинамическое уплотнение между неподвижным крылом и поверхностью подвижного элемента, содержащее упругую уплотняющую пластину, прикрепленную к аэродинамическому профилю подвижного элемента и вставленную другим концом внутрь консоли крыла у внутренней поверхности панели обшивки (Заявка US 2020049253 (A1); В64С 7/00, В64С 9/02, В64С 9/14; опубл. 13.02.2020).An aerodynamic seal is known between a fixed wing and the surface of a movable element, comprising an elastic sealing plate attached to the aerodynamic profile of the movable element and inserted with the other end inside the wing console at the inner surface of the skin panel (Application US 2020049253 (A1); B64C 7/00, B64C 9/ 02, V64C 9/14; published 02/13/2020).

Недостатком конструкции является то, что при постоянных знакопеременных нагрузках возможно разрушение упругой пластины, корме того, технологически необходимо выполнение пластины из упругой стали, что увеличивает вес ЛА.The disadvantage of the design is that under constant alternating loads, the destruction of the elastic plate is possible, in addition, it is technologically necessary to make the plate from elastic steel, which increases the weight of the aircraft.

Известен уплотняющий обтекатель навески управляющей поверхности, в котором закрытие зазора происходит посредством криволинейных пластин-обтекателей, закрепленных на задней кромке консоли крыла и передней кромке поворотного элемента, При повороте пластины размещаются под краевыми частями панелей обшивки консоли крыла и поворотного элемента, соответственно и при повороте перемещаются относительно них (Заявка US 5388788 (А); МПК: В64С 7/00, В64С 9/02; опубл. 14.02.1995).A well-known sealing fairing of the hinge of the control surface, in which the gap is closed by means of curvilinear fairing plates fixed on the trailing edge of the wing console and the leading edge of the rotary element, When turning the plate, they are placed under the edge parts of the panels of the skin of the wing console and the rotary element, respectively, and when turning they move regarding them (Application US 5388788 (A); IPC: B64C 7/00, B64C 9/02; publ. 14.02.1995).

Недостатком конструкции является постоянное трение внешних поверхностей пластин о противолежащие поверхности обшивок, что снижает долговечность конструкции и требует увеличение усилия при повороте подвижного элемента.The disadvantage of the design is the constant friction of the outer surfaces of the plates on the opposite surfaces of the skins, which reduces the durability of the structure and requires an increase in force when turning the movable element.

Прототипом изобретения выбрано техническое решение уплотнения между консолью крыла ЛА и подвижным аэродинамическим элементом выполненное с помощью шарнирно установленной профилированной пластины, пластина шарнирно соединена одним концом с панелью обшивки у задней кромки консоли крыла, при этом другой конец пластины упруго прижат к внешней поверхности обшивки подвижного элемента у передней кромки (Патент US 8556214 (В2); МПК: В64С 3/00, В64С 3/50; опубл. 15.10.2013).The prototype of the invention is a technical solution for sealing between the wing console of the aircraft and the movable aerodynamic element, made using a hinged profiled plate, the plate is pivotally connected at one end to the skin panel at the rear edge of the wing console, while the other end of the plate is elastically pressed against the outer surface of the skin of the movable element at leading edge (Patent US 8556214 (B2); IPC: B64C 3/00, B64C 3/50; publ. 10/15/2013).

Недостатком является сложность конструкции, а также использование упругих элементов, допускающих ослабление силы прижатия в процессе эксплуатации и наличие постоянного трения, что снижает надежность (фактор долговечности) устройства.The disadvantage is the complexity of the design, as well as the use of elastic elements that allow the weakening of the pressing force during operation and the presence of constant friction, which reduces the reliability (durability factor) of the device.

Задачей, поставленной при разработке изобретения, являлось создание несложного по конструкции устройства уплотнения между консолью крыла летательного аппарата и подвижным аэродинамическим элементом, обеспечивающего надежность конструкции при эксплуатации.The task set during the development of the invention was the creation of a simple sealing device between the wing console of an aircraft and a movable aerodynamic element, which ensures the reliability of the structure during operation.

Поставленная задача решается устройством уплотнения с помощью шарнирно установленной профилированной пластины, снабженным двумя направляющими, закрепленными внутри консоли крыла, в котором пластина шарнирно соединена одним концом с панелью обшивки подвижного элемента и оборудована ползунами, размещенными в пазах, выполненных в направляющих, при этом обеспечена возможность перемещения противоположного конца пластины внутри консоли крыла при перемещении подвижного элемента.The problem is solved by a sealing device using a hinged profiled plate, equipped with two guides fixed inside the wing console, in which the plate is hinged at one end to the movable element skin panel and equipped with sliders placed in the grooves made in the guides, while providing the ability to move the opposite end of the plate inside the wing console when moving the movable element.

Техническим результатом, достигаемым при реализации изобретения, является простота конструкции и повышение надежности.The technical result achieved by the implementation of the invention is the simplicity of design and increased reliability.

С целью обеспечения целостности обтекаемого потока, при исходном (не перемещенном) положении подвижного элемента внешние поверхности обшивок консоли крыла, подвижного элемента и профилированной пластины могут быть выполнены сопряженными.In order to ensure the integrity of the streamlined flow, with the initial (not moved) position of the movable element, the outer surfaces of the skins of the wing console, the movable element and the profiled plate can be made conjugated.

Для уменьшения трения при перемещении профилированной пластины в случае перемещения подвижного элемента, ползуны могут быть расположены в пазах направляющих на подшипниках, например, выполненных по ГОСТ 4060-78 Подшипники роликовые игольчатые с одним наружным игольчатым кольцом или ГОСТ 4657-82 Подшипники роликовые радиальные игольчатые однорядные.To reduce friction when moving a profiled plate in the case of moving a moving element, sliders can be located in the guide grooves on bearings, for example, made in accordance with GOST 4060-78 Needle roller bearings with one outer needle ring or GOST 4657-82 Single-row radial needle roller bearings.

Для регулировки и согласования профилей пазов направляющих при монтаже направляющие могут быть закреплены с обеспечением возможности раскрепления и поворота.To adjust and match the groove profiles of the rails during installation, the rails can be secured so that they can be unfastened and rotated.

Для обеспечения универсальности устройства подвижным элементом могут являться элементы механизации крыла и, или элементы аэродинамического управления.To ensure the versatility of the device, the movable element can be elements of mechanization of the wing and, or elements of aerodynamic control.

Для пояснения сущности изобретения используются следующие графические материалы:To explain the essence of the invention, the following graphic materials are used:

Фиг. 1 Консоль крыла с подвижным элементом, вид сверху, фрагмент;Fig. 1 Wing console with a movable element, top view, fragment;

Фиг. 2 Разрез А-А, Фиг. 1;Fig. 2 Section A-A, Fig. one;

Фиг. 3 Кинематическая схема устройства уплотнения между консолью крыла и подвижным элементом;Fig. 3 Kinematic diagram of the sealing device between the wing console and the movable element;

Фиг. 4 Вид разреза А-А в крайнем положении, в случае поворота подвижного элемента в направлении к внешней поверхности панели обшивки консоли крыла;Fig. 4 View of the section A-A in the extreme position, in the case of turning the movable element towards the outer surface of the wing console skin panel;

Фиг. 5 Вид разреза А-А в крайнем положении, в случае поворота подвижного элемента в направлении от внешней поверхности панели обшивки консоли крыла.Fig. 5 View of the section A-A in the extreme position, in the case of turning the movable element in the direction from the outer surface of the wing console skin panel.

Устройство уплотнения между консолью крыла 1 и подвижным аэродинамическим элементом 2 (Фиг. 1, 2), содержит шарнирно 4 установленную профилированную пластину 3.The sealing device between the wing console 1 and the movable aerodynamic element 2 (Fig. 1, 2), contains a hinged 4 mounted profiled plate 3.

Профиль пластины определяется с учетом достижения требуемых полетных характеристик, на консоли крыла, с установленным подвижным элементом.The profile of the plate is determined taking into account the achievement of the required flight characteristics, on the wing console, with the movable element installed.

Пластина 3 шарнирно 4 соединена одним концом 8 с панелью обшивки подвижного элемента 2, например, у передней кромки 9, с помощью шарнирной петли, расположенной на внутренней поверхности панели обшивки.The plate 3 is hinged 4 connected at one end 8 to the skin panel of the movable element 2, for example, at the leading edge 9, using a hinge loop located on the inner surface of the skin panel.

Устройство снабжено двумя направляющими 5,6, закрепленными внутри 7 консоли крыла, например к нервюрам, с помощью пальцев с резьбовым соединением, с возможностью раскрепления и поворота при монтаже или техническом обслуживании.The device is equipped with two guides 5,6, fixed inside 7 of the wing console, for example, to the ribs, with threaded pins, with the possibility of unfastening and turning during installation or maintenance.

Пластина 3 оборудована ползунами 10, выполненными например, в виде осей, закрепленных к внутренней поверхности пластины кронштейном типа «ухо».The plate 3 is equipped with sliders 10 made, for example, in the form of axes fixed to the inner surface of the plate with an ear-type bracket.

Ползуны 10 размещены в пазах 11, выполненных в направляющих 5,6.The sliders 10 are placed in the grooves 11 made in the guides 5.6.

Профили пазов направляющих, места закрепления направляющих и ползунов, и положение оси шарнирного соединения конструктивно установлены, с использованием способов графического проектирования и кинематического построения, таким образом, чтобы обеспечивалась возможность перемещения противоположного конца 12 пластины внутри консоли крыла при перемещении подвижного элемента 2.The profiles of the grooves of the guides, the places of fastening of the guides and sliders, and the position of the axis of the articulated joint are structurally set, using the methods of graphic design and kinematic construction, in such a way that it is possible to move the opposite end 12 of the plate inside the wing console when moving the movable element 2.

Для описания реализации изобретения используется Фиг. З., представляющая кинематическую схему реализации изобретения для случая перемещения подвижного элемента в направлении к внешней поверхности панели обшивки консоли крыла.FIG. 1 is used to describe the implementation of the invention. Z., representing a kinematic diagram of the implementation of the invention for the case of moving the movable element in the direction towards the outer surface of the wing console skin panel.

Под внешними поверхностями следует понимать поверхности, обращенные вне планера ЛА кессона крыла.The outer surfaces should be understood as the surfaces facing outside the aircraft airframe of the wing box.

В исходном положении, при котором не осуществлены возможные перемещения подвижного элемента 2, пространство между задней кромкой консоли крыла 13 и передней кромкой 9 подвижного элемента закрыто пластиной 3, внешние поверхности обшивок консоли крыла, подвижного элемента и профилированной пластины 3 могут быть сопряжены.In the initial position, in which no possible movement of the movable element 2 is carried out, the space between the trailing edge of the wing console 13 and the leading edge 9 of the movable element is closed by the plate 3, the outer surfaces of the skins of the wing console, the movable element and the profiled plate 3 can be mated.

Подвижный элемент соединен с консолью крыла кронштейнами навески 14, 15. При этом кронштейн консоли крыла выполнен 14 неподвижным, а кронштейн подвижного элемента - с возможностью поворота 16 относительно оси 17.The movable element is connected to the wing console by hinge brackets 14, 15. At the same time, the wing console bracket is made 14 fixed, and the movable element bracket is rotatable 16 about the axis 17.

В случае совершения маневра или при взлете-посадке, происходит поворот кронштейна подвижного элемента, при этом панель его обшивки также разворачивается 18 относительно оси 17 и, перемещаясь, создает усилие 19, действующее на пластину в месте шарнирного соединения 4.In the case of a maneuver or during takeoff and landing, the bracket of the moving element rotates, while the panel of its skin also turns 18 relative to the axis 17 and, moving, creates a force 19 acting on the plate at the hinge 4.

Под действием усилия происходит перемещение пластины 3 Профиль перемещения 20 пластины определяется профилем пазов 11 направляющих. Возможность перемещения конца пластины, противоположного концу, на котором выполнено шарнирное соединение -«другому концу» внутри консоли крыла обеспечивается способностью к повороту в месте шарнирного соединения, а также конструкторской проработкой, с графическим построением профиля пазов направляющих.Under the action of force is the movement of the plate 3 The profile of the movement 20 of the plate is determined by the profile of the grooves 11 of the guides. The ability to move the end of the plate, opposite the end on which the articulated connection is made - “the other end” inside the wing console, is provided by the ability to rotate at the articulated joint, as well as design study, with a graphical construction of the profile of the guide grooves.

Подвижным элементом может являться элемент механизации крыла, например тормозной щиток, или элемент аэродинамического управления, например: элерон, элевон.The movable element can be a wing mechanization element, for example, a brake flap, or an aerodynamic control element, for example: aileron, elevon.

В соответствии с Фиг. 1-3, на Фиг. 4 представлено конечное положение при реализации изобретения для случая поворота подвижного элемента в направлении к внешней поверхности панели обшивки консоли крыла, при котором пластина перемещается внутрь консоли крыла относительно исходного положения, может применяться для расщепляющихся элеронов, тормозных щитков, инцепторов и т.пIn accordance with FIG. 1-3 in Fig. 4 shows the final position in the implementation of the invention for the case of rotation of the movable element towards the outer surface of the wing console skin panel, in which the plate moves inside the wing console relative to the initial position, can be used for split ailerons, brake flaps, inceptors, etc.

Очевидно, что техническое решение является универсальным и может быть использовано и для случая поворота подвижного элемента в направлении от внешней поверхности панели обшивки консоли крыла, на Фиг. 5 представлено конечное положение при реализации изобретения в случае поворота подвижного элемента в направлении от внешней поверхности панели обшивки консоли крыла, при котором пластина «вытягивается» из внутреннего пространства консоли крыла относительно исходного положения может применяться для элеронов, элевонов,, закрылков и т.п.Obviously, the technical solution is universal and can also be used for the case of turning the movable element in the direction from the outer surface of the wing console skin panel, in Fig. 5 shows the final position in the implementation of the invention in the case of rotation of the movable element in the direction from the outer surface of the wing console skin panel, in which the plate is "pulled out" from the internal space of the wing console relative to the initial position can be used for ailerons, elevons, flaps, etc.

Несмотря на то, что реализация настоящего изобретения описана посредством одного варианта, оно не ограничивается этим вариантом, а предполагает изменение или модифицирование самыми различными способами без отхода от содержания изобретения согласно пунктам формулы изобретения.Although the implementation of the present invention is described by means of one variant, it is not limited to this variant, but involves changing or modifying in a wide variety of ways without departing from the content of the invention according to the claims.

В состав устройства входит минимальное количество деталей, соединение которых производится сборочными операциями, без специальных технологий, поэтому обеспечивается простота конструкции. Поскольку в устройстве не используются упругие элементы, допускающих ослабление силы прижатия в процессе эксплуатации и отсутствует трение, приводящее к истиранию поверхностей панелей обшивок оно является долговечным, что, в совокупности, повышает его надежность, что является достигаемым техническим результатом.The structure of the device includes a minimum number of parts, the connection of which is carried out by assembly operations, without special technologies, therefore, simplicity of design is ensured. Since the device does not use elastic elements that allow weakening of the pressing force during operation and there is no friction leading to abrasion of the surfaces of the skin panels, it is durable, which together increases its reliability, which is an achievable technical result.

Claims

1. A sealing device between the wing console and a movable aerodynamic element using a hinged profiled plate, characterized in that it is equipped with two guides fixed inside the wing console, the plate is pivotally connected at one end to the movable element skin panel and is equipped with sliders placed in grooves made in the guides, while providing the possibility of moving the opposite end of the plate inside the wing console when moving the movable element.

2. The sealing device according to claim 1, in which, at the initial position of the movable element, the outer surfaces of the skins of the wing console, the movable element and the profiled plate are made conjugated.

3. The sealing device according to claim 1, in which the sliders are located in the grooves (13) of the guides on the bearings.

4. The sealing device of claim. 1, in which the guides are fixed with the possibility of unfastening and rotation.

5. The sealing device according to claim. 1, in which the movable element is a wing mechanization element.

6. The sealing device according to claim 1, wherein the movable element is an aerodynamic control element.