Весовая балансировка элеронов

Для устранения возможности возникновения элеронных форм флаттера крыла элероны должны иметь весовую балансировку. Различают статическую и динамическую балансировку элерона.

Рис. 6.15. Весовая балансировка элерона

Выделим на элероне отсек длиной dz, имеющий массу
где – погонная масса (рис. 6.15). Пусть центр масс этого отсека будет находиться
на расстоянии х от оси вращения и при колебаниях будет перемещаться с ускорением j. Тогда инерционная сила этого отсека dP = dmj вызовет появление момента

Весь момент элерона от инерционных сил

.

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

Здесь m_i, х_i и j_i – соответственно масса груза, расстояние от его центра масс до оси вращения и его ускорение. Такая балансировка элерона называется динамической.

Если бы элерон в процессе колебаний перемещался только поступательно, т.е. ускорения по всему размаху элерона были равны, то равновесие достигалось бы при условии

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 было 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 оси вращения либо путем соединения груза с элероном кинематической цепью.

Рис. 6.16. Весовая балансировка элеронов закрепленными на них сосредоточенными грузами

На рис. 6.16 показаны различные схемы размещения на элероне закрепленных сосредоточенных грузов. При наличии роговой аэродинамической компенсации весовой балансир целесообразно размещать в роге (рис. 6.16, а).
В этом случае весовая балансировка не ухудшает аэродинамику. Весовые балансиры можно размещать и в носке элерона (рис. 6.16, б). Чтобы уменьшить массу балансира, желательно увеличить вынос его вперед относительно оси вращения (рис. 6.16, в). Но выносные балансиры также выходят в поток, что приводит к росту лобового сопротивления и делает неприемлемой эту схему для скоростных самолетов.

На рис. 6.17, а показана схема балансировки сосредоточенным грузом, расположенным внутри крыла и соединенным с элероном кинематической цепью, соответствующим выбором передаточного числа которой удается значительно уменьшить массу балансира. Иногда для связи балансира с элероном целесообразно использовать проводку управления элероном (рис. 6.17, б). При таких схемах балансировки грузы можно размещать в носке крыла у его концов, что улучшает флаттерные характеристики крыла. 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 была 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 кинематическая 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.

Рис. 6.17. Весовая балансировка сосредото­ченными грузами, соединенными с элероном кинематической цепью

Рис. 6.18. Весовая балансировка элеронов распределенным по размаху грузом

Весовая балансировка распределенным по размаху грузом осуществляется при помощи металлических прутков или пластин, закрепленных, в носке элерона (рис. 6.18, 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. 6.18, б).

К преимуществам балансировки распределенным по размаху грузом относятся отсутствие дополнительного аэродинамического сопротивления, обеспечение динамической балансировки 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 крыла назад, что является неблагоприятным с точки зрения изгибно-крутильного флаттера.