Мехатронный узел и каркас адаптивного крыла
Приходится констатировать, что классический подход в проектировании крыльев летательных аппаратов самолетного типа на текущий момент технологически себя исчерпал и не позволяет существенно повысить их аэродинамические свойства и улучшить взлетно-посадочные характеристики. Механизация крыла в виде подвижных механических элементов не позволяет достичь больших значений максимального коэффициента подъемной силы при меняющихся режимах полета.
В последние годы в связи с развитием технической базы и появлением новых авиационных материалов специалисты все большее внимание обращают на возможность улучшения летных характеристик самолета за счет изменения геометрии крыла, в зависимости от режима полета, без нарушения целостности его поверхности, т. е. ориентируются на использование адаптивного крыла [1]. То, что тенденция к созданию летательных аппаратов, в полете меняющих свои геометрические характеристики с сохранением гладкости поверхностей, находит свое практическое воплощение уже в наши дни, мы можем видеть на примере поисков практических решений данной проблемы со стороны NASA [2], Boeing, Airbus Industrie, FlexSys [3], Festo и др.
Предметом данной статьи является знакомство читателей с принципом и устройством мехатронного узла, а также с конструкцией каркаса адаптивного крыла, реализованной с его применением.
В основе предлагаемой нами конструкции каркаса адаптивного крыла лежит мехатронный узел, призванный обеспечить заданный угол между элементами в структуре адаптивного крыла, согласованное управление которыми позволяет изменять геометрию крыла с учетом аэродинамических и технологических требований.
Мехатронный узел представляет собой последовательное объединение цилиндрических шарниров двойного действия (compliant rolling-contact D-CORE) [4, 5] (рис. 1), вписанных в контур профиля крыла (рис. 2) с приводом (рис. 3, 4).
Для конструкции D-CORE как механического узла характерно наличие упругих взаимообратных связей и непрерывно изменяющаяся ось вращения. Управление мехатронным узлом осуществляется путем натяжения и ослабления тяги, переброшенной через шкив, связанный с валом сервопривода (рис. 3, 4).
Предложенная на рис. 3 конструктивная схема может быть изменена на варианты с использованием электромеханических, пьезо-, пневматических и гидравлических актуаторов, а также «материалов с памятью» (с нитиноловой нитью [6]).
Как осуществляется управление кривизной профиля крыла можно видеть на рис. 5.
Продолжение статьи читайте в сентябрьском номере журнала "Наука и техника". Доступна как печатная, так и электронная версии журнала. Оформить подписку на журнал можно здесь.
Новинка на нашем сайте - монографии-фотоальбомы Анатолия Верстюка, посвященные эскадренным миноносцам. В магазине на сайте можно купить магниты, календари, постеры с авиацией, кораблями, сухопутной техникой.
