Консоль складной аэродинамической поверхности из полимерного композиционного материала

Изобретение относится к области авиастроения и касается складываемых аэродинамических поверхностей из композиционных материалов (КМ). Консоль складной аэродинамической поверхности из полимерного КМ, выполненная из углепластика или стеклопластика и по интегральной схеме, состоит из металлического кронштейна и композиционной коробчатой многостеночной конструкции. Коробчатая конструкция выполнена в виде моноблока, состоящего из замкнутой обшивки и стенок, который изготовлен методом вакуумного безавтоклавного формования за один технологический переход. Кронштейн со стороны крепления консоли выполнен в виде гребенки с пазами, образованными стенками, соединяющими вытянутые вдоль пазов поверхности сопряжения кронштейна с моноблоком. Расположение пазов соответствует расположению стенок моноблока, которые выполнены с возможностью свободного входа в соответствующие пазы для крепления кронштейна с моноблоком. Достигается повышение надежности, точности конструкции, улучшение аэродинамических характеристик. 2 ил.

 

Изобретение относится к области авиастроения, к складываемым аэродинамическим поверхностям беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) или палубной авиации, в частности, к аэродинамическим поверхностям из композиционных материалов крыльев, крыльевых устройств и оперения.

Известно «Интегральное крыло из композиционного материала» (патент US 6889937, дата публикации 10.05.2005 г., МПК B29C 37/00). Интегральная конструкция аэродинамической поверхности, состоящая из обшивки и лонжеронов, которые могут иметь разную форму, получена за счет совместной полимеризации обшивки и лонжеронов.

Недостатком данного аналога является то, что нескладные крылья имеют большие габариты по сравнению со складными крыльями, вследствие чего летательный аппарат с нескладными крыльями требует большего места для транспортирования и хранения, ухудшается маневренность и аэродинамические характеристики носителя.

Известно также «Складывающееся крыло летательного аппарата» (патент RU №2336489, дата публикации от 27.12.2007 г., МПК F29B 10/04), которое содержит основание с выемкой, консоль и фиксаторы. Складывающееся крыло изготовлено из металлических сплавов.

Недостатком данного технического решения является большой вес складывающегося крыла летательного аппарата, низкая технологичность процесса изготовления и, следовательно, большая трудоемкость.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению и взятому в качестве прототипа является «складная аэродинамическая поверхность из полимерного композиционного материала» (патент RU на полезную модель №134310, дата публикации 10.11.2013, МПК F42B 10/14), состоящая из неподвижной части, закрепленной на корпусе ракеты, консоли, механизма раскладывания и средств фиксации в разложенном положении, а механизм раскладывания содержит кронштейн, к которому крепится консоль при помощи крепежных элементов и накладок в виде пластин, устанавливаемых на внешней поверхности консоли, при этом обтекатель неподвижной части и консоль изготовлены из полимерного композиционного материала, консоль выполнена по интегральной схеме и имеет коробчатый многостеночный лонжерон с двумя силовыми поясами и бортовую нервюру, причем фиксация консоли в сложенном положении обеспечена за счет средства фиксации, состоящего из заформованного в консоль стержня и крепежного элемента.

Недостатком прототипа является место соединения консоли и кронштейна, которое может привести к концентраторам напряжений в обшивке вследствие того, что отсутствует крепление средних стенок с кронштейном. В результате этого может возникнуть разрушение обшивки под головками крепежных элементов, что снижает прочность соединения. Для усиления места соединения в данном случае крепление осуществляется через накладки в виде пластин поверх обшивки. Очевидно, что такое решение, кроме дополнительных деталей, создает также еще и дополнительное аэродинамическое сопротивление. Кроме того, технологически сложно обеспечить повторяемость заданных характеристик изделия, ввиду изменений характеристик материала оправок от температурного и механического воздействия при каждом технологическом цикле.

Решаемой задачей изобретения является повышение надежности конструкции и улучшение аэродинамических характеристик за счет точного выполнения профиля поверхности, исключающего концентраторы напряжений и дополнительных аэродинамических сопротивлений.

Техническим результатом от использования изобретения является создание надежной, точной и высокотехнологичной консоли складной аэродинамической поверхности для летательных аппаратов, имеющих большую удельную нагрузку на крыло, с минимальной стоимостью изготовления и коротким производственным циклом, а также улучшенными аэродинамическими характеристиками.

Технический результат достигается тем, что в консоли складной аэродинамической поверхности из полимерного композиционного материала, выполненной из углепластика или стеклопластика и по интегральной схеме, состоящей из металлического кронштейна и композиционной коробчатой многостеночной конструкции, коробчатая многостеночная конструкция выполнена в виде моноблока, состоящего из замкнутой обшивки, формирующей обводы и воспринимающей распределенные нагрузки и работающей на поперечный и продольный изгиб и кручение, и стенок, воспринимающих перерезывающую силу и кручение, который изготовлен методом вакуумного безавтоклавного формования за один технологический переход, а кронштейн со стороны крепления консоли выполнен в виде гребенки с пазами, образованными стенками, соединяющими вытянутые вдоль пазов поверхности сопряжения кронштейна с моноблоком, при этом расположение пазов соответствует расположению стенок моноблока, которые выполнены с возможностью свободного входа в соответствующие пазы для крепления кронштейна с моноблоком, причем крепление моноблока к кронштейну выполнено с помощью клеевого или клееклепательного соединения обшивки моноблока с поверхностями сопряжения кронштейна, причем для равномерного распределения нагрузки в их соединении торцевые поверхности стенок пазов и стенок моноблока выполнены в виде фигурного выреза.

Новым является:

Предлагаемое техническое решение позволит получить надежное, высокотехнологичное изобретение за счет сокращения производственного цикла, повышения технологичности процесса изготовления и обеспечения более точного аэродинамического профиля консоли складной аэродинамической поверхности из полимерного композиционного материала за счет изготовления методом вакуумного безавтоклавного формования за один технологический переход, выполнив консоль в виде единой детали-моноблока без дорогой оснастки.

Предлагаемое изобретение позволит изготовить складную аэродинамическую поверхность для летательных аппаратов, имеющих большую удельную нагрузку на крыло, с минимальной стоимостью изготовления и коротким производственным циклом, а также улучшенными аэродинамическими характеристиками.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется графическими материалами:

- на фиг. 1 изображен общий вид консоли складной аэродинамической поверхности из полимерного композиционного материала;

- на фиг. 2 изображен продольный разрез крепления кронштейна к моноблоку, где:

1 - кронштейн;

2 - моноблок;

3 - обшивка;

4 - продольные стенки;

5 - крепежные элементы.

Консоль складной аэродинамической поверхности из полимерного композиционного материала состоит из кронштейна 1, моноблока 2 с обшивкой 3, продольных стенок 4 и крепежных элементов 5.

Кронштейн 1 является частью складного механизма летательного аппарата и выполнен со стороны крепления консоли в виде гребенки с пазами, образованными стенками, соединяющими вытянутые вдоль пазов поверхности сопряжения кронштейна 1 с моноблоком 2, при этом расположение пазов соответствует расположению стенок моноблока 2. Механизм раскладывания аэродинамической поверхности на фигурах не отражен, так как в данном случае не имеет принципиального значения.

Моноблок 2 из полимерного композиционного материала, углепластика или стеклопластика, коробчатой многостеночной конструкции выполнен по интегральной схеме методом вакуумного безавтоклавного формования за один технологический переход, позволяющий выполнить его в виде единой детали без дорогой оснастки, и состоит из замкнутой обшивки 3, формирующей обводы и воспринимающей распределенные нагрузки, и работающей на поперечный и продольный изгиб и кручение и стенок 4, воспринимающих перерезывающую силу и кручение, выполненных с возможностью свободного входа в соответствующие пазы для креплении кронштейна 1 с моноблоком 2.

Моноблок 2 закреплен на кронштейне 1 при помощи крепежных элементов 5 (вытяжных заклепок, болт-заклепок или болтов). Установку моноблока осуществляют на предварительно нанесенную клеевую прокладку по поверхности его сопряжения с кронштейном, после ее отверждения производят соединение крепежными элементами 5.

Таким образом, предложенное техническое решение по сравнению с известными аналогами позволяет создать надежную, высокотехнологичную консоль складной аэродинамической поверхности с более точным выполнением профиля, исключающего концентраторы напряжений и дополнительных аэродинамических сопротивлений. Предлагаемое изобретение позволит изготовить складную аэродинамическую поверхность для летательных аппаратов, имеющих большую удельную нагрузку на крыло, с минимальной стоимостью изготовления и коротким производственным циклом, а также улучшенными аэродинамическими характеристиками.

Консоль складной аэродинамической поверхности из полимерного композиционного материала, выполненная из углепластика или стеклопластика и по интегральной схеме, состоящая из металлического кронштейна и композиционной коробчатой многостеночной конструкции, отличающаяся тем, что коробчатая многостеночная конструкция выполнена в виде моноблока, состоящего из замкнутой обшивки, формирующей обводы и воспринимающей распределенные нагрузки и работающей на поперечный и продольный изгиб и кручение, и стенок, воспринимающих перерезывающую силу и кручение, который изготовлен методом вакуумного безавтоклавного формования за один технологический переход, а кронштейн со стороны крепления консоли выполнен в виде гребенки с пазами, образованными стенками, соединяющими вытянутые вдоль пазов поверхности сопряжения кронштейна с моноблоком, при этом расположение пазов соответствует расположению стенок моноблока, которые выполнены с возможностью свободного входа в соответствующие пазы для крепления кронштейна с моноблоком, причем крепление моноблока к кронштейну выполнено с помощью клеевого или клееклепательного соединения обшивки моноблока с поверхностями сопряжения кронштейна, причем для равномерного распределения нагрузки в их соединении торцевые поверхности стенок пазов и стенок моноблока выполнены в виде фигурного выреза.