Раскрываемое крыло двухступенчатой ракеты

Изобретение относится к области ракетной техники, а именно к складным аэродинамическим поверхностям и механизмам их раскрытия. Раскрываемое крыло и механизм раскрытия крыла установлены на разных ступенях двухступенчатой ракеты. Крыло раскрывается за свою заднюю кромку с помощью двух пальцев вращающегося рычага механизма раскрытия, ось вращения которого установлена соосно с осью вращения крыла. Технический результат заключается в снижении массы ракеты. 2 ил.

 

Изобретение относится к области ракетной техники, а именно к складным аэродинамическим поверхностям (крыльям, рулям, стабилизаторам) и механизмам их раскрытия, и может быть использовано в конструкции механизмов раскрытия складываемых, находящихся под обтекателем, крыльев двухступенчатых ракет.

Ракеты с раскрывающимися аэродинамическими поверхностями (крыльями, рулями, стабилизаторами) широко и давно известны (патент США №3650496, 1972 г.; патенты РФ №2243488, F42B 10/14, 2004 г.; №2284450, F42B 10/14, 2006 г. и др.). Это ракеты, стартующие либо из транспортно-пусковых контейнеров, либо со стартово-разгонных ступеней и находящихся при разгоне под обтекателем. Наличие складываемых конструкций продиктовано уменьшением габаритов средств доставки ракет.

Наиболее близким по набору существенных признаков является техническое решение по патенту РФ №2365866, F42B 10/14, 2008 г., которое и было принято авторами за ближайший аналог.

Данное техническое решение представляет собой складной руль, шарнирно закрепленный на корпусе ракеты и жестко фиксируемый после раскрытия. Руль переводится из сложенного положения в раскрытое с помощью механизма раскрытия руля, расположенного внутри вала привода управления рулем и представляющего в данном конкретном случае пружинный толкатель. В качестве механизма раскрытия можно было бы использовать (особенно в случае больших шарнирных моментов при раскрытии) устройства с другим принципом действия, например, пиротолкатели, пневмо- и гидромеханизмы.

Указанное устройство представляет собой компактное устройство с малыми габаритными размерами, и может быть признано рациональным для одноступенчатых ракет с аэродинамическими поверхностями (рулями) малой площади.

Однако для вытянутых вдоль корпуса аэродинамических поверхностей (несущих крыльев) сверхзвуковых и гиперзвуковых ракет, включающих в себя для достижения заданной скорости полета разгонные (отделяемые) ступени, данное техническое решение использовать нецелесообразно, так как такие крылья, как правило, устанавливаются не менее, чем на двух значительно разнесенных по длине корпуса шарнирных опорах, а для их раскрытия (из-за большой скорости полета и значительной площади крыльев) требуются значительные усилия для преодоления больших шарнирных моментов при раскрытии. Это приводит к значительному увеличению массы (паразитной после раскрытия крыльев) размещенных на маршевой ступени механизмов раскрытия и систем, обеспечивающих их функционирование, и к уменьшению полезного объема внутри самой ракеты для размещения других систем ракеты.

Указанные недостатки устраняются тем, что механизм раскрытия крыла конструктивно отделен от шарнирно установленного на корпусе маршевой ступени ракеты крыла, размещен на разгонной (отделяемой) ступени ракеты и взаимодействует с крылом посредством двух пальцев механизма, утопленных в гнездах, размещенных в задней кромке крыла. Наличие двух пальцев позволяет приложить момент на поворот крыла непосредственно к кромке крыла (в двух точках) и гарантировано повернуть крыло, в том числе и составное - с вращающимся элероном (элевоном) в задней части крыла. Выполнить такую операцию с составным крылом одним пальцем (контакт с кромкой в одной точке в виде сосредоточенной в точке силы) достаточно проблематично - крыло вместо того, чтобы раскрываться, может просто сложиться по линии вращения элерона (элевона) и в конце концов сломаться.

Предложенное техническое решение поясняется чертежами - на фиг.1, 2 представлен общий вид крыла с механизмом раскрытия (вид сбоку на крыло и вид по направлению полета).

Устройство раскрываемого крыла состоит из фиксируемого в раскрытом положении (узлы фиксации условно не показаны) крыла 1, шарнирно установленного на двух опорах 2 на корпусе маршевой ступени 3 ракеты, механизма раскрытия крыла, выполненного в виде прилегающего к задней кромке 4 крыла 1 вращающегося рычага 5, ось вращения 6 которого размещена в опорном кронштейне 7, жестко закрепленного на разгонной (отделяемой) ступени 8 ракеты, и привода 9. При этом опорный кронштейн 7 установлен так, что оси шарнирных опор 2 крыла 1 и ось вращения 6 рычага 5 являются составными частями единой оси 10 (оси вращения опор 2 и рычага 5 совмещены по направлению), а на самом рычаге 5 жестко установлены разнесенные по его длине два пальца 11, которые, в свою очередь, заведены (утоплены) в гнезда 12, жестко закрепленные на задней кромке 4 крыла. В общем случае крыло 1 может быть выполнено составным и включать в себя помимо основной части 1 еще и вращающуюся по оси 13, образуемой шарнирами 14, аэродинамическую поверхность управления (элевон, элерон) 15, которая в сложенном положении крыла может слегка покачиваться на своей оси вращения 13 (из-за наличия люфтов в шарнирах).

Устройство работает следующим образом.

При подаче управляющегося сигнала привод 9 поворачивает рычаг 5, а вместе с ним и крыло 1 с помощью двух пальцев 11, взаимодействующих с гнездами 12 в задней кромке 4 крыла, из сложенного положения в раскрытое до фиксации крыла на своих фиксаторах. С этого момента механизм раскрытия крыла больше не нужен и при разделении ступеней ракеты отбрасывается вместе с разгонной ступенью ракеты. Наличие в зацеплении с гнездами 12 крыла одновременно двух разнесенных по длине рычага 5 пальцев 11 позволяет раскрывать и составные крылья (с вращающимся на своей оси элероном или элевоном в задней части крыла) и ограничить действующие на заднюю кромку крыла усилия при раскрытии.

Раскрываемое крыло двухступенчатой ракеты, состоящее из фиксируемого в раскрытом положении шарнирно закрепленного на корпусе ракеты крыла и механизма раскрытия крыла с приводом, отличающееся тем, что крыло и механизм раскрытия установлены автономно на разных ступенях ракеты, механизм раскрытия выполнен в виде вращающегося рычага с осью вращения, закрепленной в опорном кронштейне, при этом оси вращения крыла и рычага совмещены по направлению, а сам рычаг снабжен двумя разнесенными по длине рычага пальцами, взаимодействующими с гнездами, размещенными в задней кромке крыла.