Рис. 2. Аэродинамическая компенсация

Задача весовой балансировки элерона (как и других рулей на самолете)

часто решается расположением в его носке распределенного по размаху груза (металлического прутка 18, рис. 1, д). Это в весовом отношении хуже из-за меньшего (чем в рассмотренном выше случае) плеча от оси вращения до груза. Но при этом обеспечивается не только статическая балансировка, а и динамическая — отсутствует закручи­вание элерона от инерционных сил ба­лансира и дополнительное сопротивле­ние при его отклонении. Весовой балан­сировки элерона можно достичь частич­но за счет облегчения хвостовой части элерона применением сотового заполни­теля (рис. 1,е). В этом случае кроме повышения жесткости элерона можно еще получить и экономию в массе элеро­на при его весовой балансировке.

4. Аэродинамическая компенса­ция применяется для уменьшения шарнирных моментов в системе управления элеронами (рулями) Мш = Th = Уэла (рис. 2). На современных самолетах получили распространение осевая ком­пенсация (рис. 2 а), внутренняя компенсация с мягкой диафрагмой (рис. 2, 6) и сервокомпенсация (рис. 3, в).

П р и осевой компенсации уменьшают плечо а силы Yэл, относя ось вращения элерона назад к ЦД. Считается нормальным, если впереди оси вращения будет 25 .30 % площади элерона (, рис. 2, а). Осевая компенсация элеронов, показанных на рис. 1, составляет 31 % (смещена назад по хорде ось вращения 4 элерона (см. рис. 1, а) и кронштейны 14 узлов навески элеронов (см. рис. 1, в)).

Внутренняя компенсация с мягкой диафрагмой разделяет полость между носком элерона и крылом на полости с повышенным Давлением— А и пониженным — Б, что создает дополнительный момент —(см. рис. 2, б), уменьшающий значение Mш. Это позволяет при том же значении уменьшить усилие T в системе управления и на командных рычагах управления.

Сервокомпенсация осуществляется за счет различных видов серво­компенсаторов. Сервокомпенсатор — часть поверхности элерона (руля) у зад­ней кромки, кинематически связанная с крылом (стабилизатором, килем) тягой 13 (рис. 4.14, в) таким образом, что при отклонении элерона (руля) 5 она откло­няется в противоположную сторону, уменьшая шарнирный момент Мш- Сравните рис. 2, а и 3, в.

Величина Мш зависит как от угла отклонения элерона б, так и от скоростного напора q. При малых значениях б и особенно q сервокомпенсация не нужна, так как значение Мш и усилия на командных рычагах и без того малые. С увели­чением же значений Мш сервокомпенсация становится нужной и тем в большей степени, чем больше значения q и б. Включение упругого элемента (пружины), имеющего предварительную затяжку, в систему управления элерон — сервоком­пенсатор (рис. 4.14, г) позволяет повысить «чувствительность» системы управления к q и б. При малых усилиях на рычагах управления (малы значения q и б) система элерон — сервокомпенсатор работает как единое целое (усилия на пружину 10 (см. рис. 3, г) меньше, чем усилия ее предварительной затяжки). С ростом значений q и б возрастают усилия в системе управления (в том числе, и в тяге 11). Когда усилия на пружину станут больше, чем усилия ее предварительной затяжки, двухплечный рычаг 12 провернется и через тягу 13 отклонит сервокомпенсатор 9 в сторону, противоположную отклонению элерона 5, уменьшая значения Мш. Такой ком­пенсатор называется пружинным сервокомпенсатором. Применяется он обычно вместе с другими видами компенсации (например, с осевой компенсацией). Недостатком такой компенсации является уменьшение эффективности элерона, так как направление усилий Yэл и Yск противоположно (см. рис. 4.14, в). Кроме того, сервокомпенсатор может послужить причиной возникновения опас­ных вибраций (особенно при недостаточной затяжке пружин 10 и плохой регулировке длины тяги 13). Конструкция сервокомпенсатора подобна конст­рукции триммера, назначение и конструкция которого будут рассмотрены ниже.

5. Триммер 1 (см. рис. 2, в и рис. 3, а)— вспомогательная рулевая поверхность, расположенная в хвостовой части элерона (руля) 5 и предназна­ченная для уменьшения (снятия) усилий на рычагах управления самолетом при изменении режима полета. Сила на триммере Yт, подобно тому, как и сила Yск, создает момент Mт=Yтb относительно оси вращения руля, уменьшающий шарнирный момент Mш = Th. Это приводит к уменьшению потребных усилий T в системе управления и, в конечном счете, к уменьшению усилий на командных рычагах управления. Эти усилия могут быть снижены вплоть до нуля при Мт=Уэла (см. рис. 3, а).

Конструкция триммера показана на рис. 4.14, б. Она типична для рулевой поверхности, в том числе и для сервокомпенсатора, и состоит из каркаса и обшивки. Каркас — из лонжеронов 3, нервюр 2, диафрагм 4, узлов навески 6, кронштейна с проушиной 8 для тяги управления 7. Для легких маневренных самолетов конструкция триммера может быть выполнена из маг­ниевого литья в виде двух склепанных половин, разрезанных по хорде. Внутри для облегчения удален ненужный (по условиям обеспечения прочности) материал. Управление обычно электромеханическое из кабины пилота, сам электромеханизм управления (ЭМУ) можно располагать в носке руля, умень­шая тем самым затраты массы на весовую балансировку руля.

Рис. 3. Триммер. Конструкция триммера и узлов его навески и управления. Конструкция сервокомпенсаторов

6. Нагружается элерон (руль), как и другие подвижные части крыла (оперения), аэродинамическими силами и реакциями опор. Расчетная нагрузка элерона (руля) пропорциональна его площади S, и скоростному напору q. По размаху элерона (руля) эта нагрузка распределяется пропорционально хордам, по хорде — по закону трапеции.

Для элерона , а распределенная нагрузка . Здесь К — коэффициент, задаваемый нормами прочности; / — коэффициент безопасности. На рис. 4.15, а показаны реакции в опорах: — от воздушной нагрузки и — от сил в тягах привода управления. Определить эти реакции для многоопорной балки — элерона можно, используя метод сил или уравнение трех моментов

На рис. 4, а показана схема сил, а на рис. 5, б — эпюры Q, M и Мк для секций элерона, конструкция которого рассматривалась выше (см. рис. 4.12). Из сказанного следует, что элерон как многопролетная балка от воздуш­ной нагрузки и реакций на опорах Rqi работает на изгиб в плоскости, перпендикулярной плоскости хорд элерона, а в плоскости хорд — от реакций Rтi. Ha кручение элерон работает как балка, защемленная в плоскости тяг приводов управления. Скачки в эпюре Мк, равные Rixi, вызваны несовпа­дением оси жесткости (ОЖ) с осью вращения. Такой характер нагружения и работы элерона типичен для многоопорных конструкций элеронов.