Кессон отъемной части крыла

Изобретение относится к авиастроению и касается аэродинамических поверхностей из полимерных композиционных материалов крыльев большого удлинения, крыльевых устройств и оперения. Кессон отъемной части крыла большого удлинения состоит из верхней панели с интегрированными лонжеронами, соединенной с нижней панелью. Верхняя и нижняя панели изготовлены из несущих слоев полимерного композиционного материала и заполнителя. При этом высота заполнителя верхней панели превышает высоту заполнителя нижней панели. Достигается повышение несущей способности конструкции, повышение удельных характеристик, повышение технологичности изготовления. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к аэродинамическим поверхностям из полимерных композиционных материалов крыльев большого удлинения, крыльевых устройств и оперения и может применяться в области авиастроения.

В настоящее время конструкции из полимерных композиционных материалов находят все более широкое применение в различных отраслях техники: авиации, космической и ядерной технике, судостроении, автомобилестроении, промышленном строительстве и др. Полимерные композиционные материалы обладают высокими удельными физико-химическими характеристиками и рядом свойств, благодаря которым успешно конкурируют с традиционными металлическими материалами.

Наиболее значительные достижения по использованию полимерных композиционных материалов получены в авиационной и космической технике, в которых требуются конструкции, обладающие минимальной массой при заданной нагрузке.

Известен кессон крыла летательного аппарата, изготовленный из полимерного композиционного материала и содержащий наружный жесткий силовой объемный каркас, образованный передним и задним лонжеронами и нервюрами, и внешнюю обшивку, образующую аэродинамический контур и закрепленную на наружной поверхности каркаса. При этом кессон содержит внутренний объемный силовой каркас, набранный из отдельных, поперечно расположенных относительно лонжеронов, сетчатых силовых блоков, заполняющих пространство внутри наружного каркаса и закрепленных на лонжеронах (Патент РФ №2549043, МПК В64С 3/18, В64С 3/22, B64F 5/00, опубл. 20.04.2015).

Известен кессон крыла из композиционного материала, включающий верхнюю и нижнюю стрингерные панели, передний и задний лонжероны и нервюры, делящие внутреннее пространство кессона на отсеки. Стрингеры размещены с внешней стороны обшивки, имеют П-образное сечение с вынесенной наружу полкой и установлены с изоляционным зазором, выполненным с возможностью предотвращения передачи деформаций между стрингерами; снаружи по полкам стрингеры покрыты слоем композиционного материала, образующим дополнительную тонкостенную внешнюю обшивку; при этом стрингеры выполнены сборными из полок и стенок, последние из которых в свою очередь состоят из отдельных тонкостенных стоек, выполненных с возможностью потери устойчивости от действия поперечных нагрузок, возникающих при опасных для конструкции ударах, и с возможностью их демонтажа через зазоры между полками стрингеров (Патент РФ №2532255, МПК В64С 3/18, В64С 3/26, опубл. 10.11.2014).

Наиболее близким к предлагаемому является кессон несущей поверхности летательного аппарата, содержащий верхнюю и нижнюю панели, выполненные в виде многослойных наружной и внутренней обшивок с размещенным между ними сотовым наполнителем. Между панелями размещены продольные силовые стенки. Внутренние обшивки кессона выполнены с продольными повторяющимися выемками. Внутренние обшивки панелей выполнены с продольными периодически повторяющимися выемками на глубину сотового заполнителя (Патент РФ №1448587, МПК В64С 3/26, опубл. 30.12.1988).

Недостатком существующих подходов к конструктивно-технологическим решениям кессона является формирование замкнутого контура кессона посредством сборки отдельно изготовленных лонжеронов, воспринимающих изгибающий момент и перерезывающие силы, и отдельно изготовленных верхней и нижней панелей, обеспечивающих замкнутость контура и восприятия крутящего момента. Данные конструктивно-технологические решения приводят к необходимости выполнения множества отверстий для крепления лонжеронов с обшивками, что, в свою очередь, приводит к появлению концентраторов напряжений в кессоне, увеличению трудоемкости сборочных операций, увеличению номенклатуры оснастки.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение несущей способности конструкции, повышение ресурса конструкции, повышение удельных характеристик конструкции, повышение технологичности изготовления за счет уменьшения количества деталей, сокращения номенклатуры требуемой оснастки и исключения болтового/заклепочного соединения лонжеронов с обшивками и, соответственно, уменьшения количества концентраторов напряжений в зонах отверстий.

Поставленная задача решается тем, что кессон отъемной части крыла большого удлинения, выполненный из полимерного композиционного материала, состоит из верхней панели с интегрированными лонжеронами, изготовленной из несущих слоев полимерного композиционного материала и заполнителя, соединенной с нижней панелью, изготовленной из несущих слоев полимерного композиционного материала и заполнителя, при этом высота заполнителя верхней панели превышает высоту заполнителя нижней панели.

Верхняя и нижняя панели кессона фюзеляжа могут быть соединены между собой по всей длине фланцев посредством гаечных лент, имеющих плавающие гайки, и крепежных элементов с клееболтовым соединением.

Кессон отъемной части крыла большого удлинения из полимерного композиционного материала, состоящий из верхней панели кессона с интегрированными лонжеронами и нижней панели, изготовленными из полимерных композиционных материалов, воспринимает все внешние силовые факторы, действующие на крыло, а именно: изгибающий момент, воспринимаемый верхней и нижней панелью кессона, перерезывающая сила, воспринимаемая стенками лонжеронов, интегрированных в конструкцию верхней панели, и крутящий момент, воспринимаемый замкнутым контуром кессона.

Кессон отъемной части крыла большого удлинения может быть изготовлен, например, методом автоклавного формования. Крепление верхней панели кессона с интегрированными лонжеронами с нижней панелью осуществляется посредством клееболтового соединения. Исключение болтового/заклепочного соединения лонжеронов с обшивками позволяет достичь уменьшения количества концентраторов напряжений в зонах отверстий силовой части крыла.

В качестве полимерного композиционного материала может быть использован углепластик или стеклопластик.

В качестве заполнителя могут быть использованы пенопластовый или сотовый заполнитель.

Конструкция кессона отъемной части крыла большого удлинения представляет собой верхнюю панель с интегрированными лонжеронами, соединенную с нижней панелью. Соединение панелей выполняется по всей длине фланцев, тип соединения - клееболтовое. Данная схема кессона отъемной части крыла позволяет повысить ресурс конструкции и получить высокие удельные характеристики конструкции.

Верхняя и нижняя панели крыла изготавливаются из полимерных композиционных материалов (например, углепластик на основе эпоксидных связующих расплавного типа). Панели кессона крыла могут быть изготовлены автоклавным способом формования.

Верхняя панель кессона отъемной части крыла с интегрированными лонжеронами 1 представляет собой многослойную конструкцию, изготовленную из несущих слоев полимерного композиционного материала и заполнителя, обеспечивающего достаточный запас устойчивости верхней панели кессона на всех режимах полета. Интеграция лонжеронов с верхней панелью кессона позволяет повысить несущую способность конструкции при той же массе, снизить количество требуемой оснастки.

Нижняя панель кессона отъемной части крыла 2 представляет собой многослойную конструкцию, изготовленную из несущих слоев полимерного композиционного материала и заполнителя, обеспечивающего достаточный запас устойчивости нижней панели кессона на режимах полета с отрицательными перегрузками и полете в неспокойном воздухе.

Высота заполнителя в нижней панели кессона определяется исходя из условий обеспечения заданного запаса устойчивости панели от действия сжимающих сил. Как правило, верхняя панель воспринимает существенно большие сжимающие усилия по сравнению с нижней панелью. В связи с этим высота заполнителя нижней панели меньше по сравнению с верхней панелью кессона.

Предлагаемое изобретение более подробно рассмотрено со ссылкой на прилагаемый чертеж, на котором показан общий вид кессона.

Кессон отъемной части крыла большого удлинения (чертеж) из полимерного композиционного материала содержит следующие основные конструкционные элементы: верхняя панель с интегрированными лонжеронами 1, нижняя панель 2, гаечная лента 3, крепежные элементы 4, клеевая прокладка 5, заполнители верхней панели и нижней панели 6.

Верхнюю панель кессона отъемной части крыла с интегрированными лонжеронами 1 соединяют с нижней панелью 2 посредством гаечных лент 3, имеющих плавающие гайки, и крепежных элементов 4. Крепление верхней панели кессона отъемной части крыла с интегрированными лонжеронами 1 с нижней панелью 2 осуществляют на предварительно нанесенную клеевую прокладку 5 по поверхностям их сопряжения (фланцам) и производят установку крепежных элементов до момента отверждения клея, что позволяет обеспечить высокое качество клеевого соединения.

Таким образом, предложенное техническое решение позволяет создать надежный, высокотехнологичный кессон отъемной части крыла большого удлинения из полимерных композиционных материалов с более высокими удельными характеристиками, уменьшающий количество концентраторов напряжений в зонах отверстий силовой части крыла, с повышением несущей способности конструкции и повышением ресурса конструкции. Предлагаемое изобретение позволит изготовить кессон отъемной части крыла большого удлинения из композиционных материалов с повышением технологичности изготовления за счет уменьшения количества деталей и операций сверления, сокращением номенклатуры требуемой оснастки, и соответственно, с минимальной стоимостью изготовления и коротким производственным циклом, а также улучшенными удельными характеристиками конструкции.

1. Кессон отъемной части крыла большого удлинения, выполненный из полимерного композиционного материала, состоящий из верхней панели с интегрированными лонжеронами, изготовленной из несущих слоев полимерного композиционного материала и заполнителя, соединенной с нижней панелью, изготовленной из несущих слоев полимерного композиционного материала и заполнителя, при этом высота заполнителя верхней панели превышает высоту заполнителя нижней панели.

2. Кессон отъемной части крыла по п. 1, отличающийся тем, что верхняя и нижняя панели соединены между собой по всей длине фланцев посредством гаечных лент, имеющих плавающие гайки, и крепежных элементов с клееболтовым соединением.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к ребристой панели стреловидного крыла. Техническим результатом является улучшение аэродинамической поверхности панели.

Заявленное изобретение относится к элементам летательного аппарата, в частности, изготовленным с использованием ячеистых панелей. Панель со складчатой сердцевиной содержит верхний и нижний облицовочные листы и первую складчатую сердцевину.

Изобретение относится к летательным аппаратам, в частности к устройствам и способам соединения композитных структур летательных аппаратов. Устройство для соединения композитных структур летательных аппаратов содержит композитные панели крыла, нервюру и каркас фюзеляжа.

Симметричная нервюра крыла летательного аппарата включает конструкционную распорку, которая содержит центральную плоскость распорки и множество ребер жесткости распорки, а также симметрична относительно указанной центральной плоскости.

Изобретение относится к летательным аппаратам и касается крыльев из композитных многослойных панелей. Композитная многослойная панель содержит первое множество слоев армирующих волокон, ориентированных под средним углом α, и второе множество армирующих волокон, ориентированных под углами ±β относительно направления основной нагрузки.

Группа изобретений относится к авиации. Соединение для крыла содержит Т-образную обвязку и стыковую накладку для соединения узла ближней панели крыла и узла дальней панели крыла.

Изобретение относится к авиационной и космической технике и касается способа ремонта обшивки и сетчатой нервюры кессона крыла с сетчатыми композиционными нервюрами, композиционной обшивкой и металлическими лонжеронами.

Крыло самолета состоит из двух соединенных с фюзеляжем консолей, каждая из которых подкреплена подкосом, и содержит верхнюю панель, передний, центральный и задний лонжероны, балочные и рамные нервюры, а также съемные нижние панели.

Изобретение относится к авиации и касается изготовления конструкции крыла летательного аппарата (ЛА) из армированного волокнами полимерного ламината с перекрестными слоями.

Изобретение относится к авиации и касается сборки конструкций из композиционного материала, в частности, основного крыла летательного аппарата. Соединение, прикрепляющее элемент к заготовке, содержит клиновидную часть, наклоненную относительно поверхности, перпендикулярной направлению, в котором нагрузка растяжения действует на элемент, и сформированную на поверхности соединения с заготовкой.

Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям поверхностей управления. Элемент (4) управляющей поверхности самолета, в частности интерцептор, включает обтекаемую воздухом поверхность (8) волокнисто-композитнного элемента (3) с установочным устройством (5) для подвижной установки волокнисто-композитного элемента (3) на детали структуры и со структурой (9) жесткости для повышения жесткости волокнисто-композитного элемента (3).

Изобретение относится к авиации и касается защиты поверхности от электромагнитной энергии. Компонент летательного аппарата содержит множество слоев, а также проводящий слой, расположенный в одной плоскости и вблизи множества слоев и формирующий область электрического разрыва, заданную зазором между смежными проводящими листами проводящего слоя.

Изобретение относится к летательным аппаратам и касается крыльев из композитных многослойных панелей. Композитная многослойная панель содержит первое множество слоев армирующих волокон, ориентированных под средним углом α, и второе множество армирующих волокон, ориентированных под углами ±β относительно направления основной нагрузки.

Изобретение относится к пассивному устройству поглощения энергии для элемента конструкции летательного аппарата и касается лопасти, лопатки или любого другого элемента винта, крыла, стойки или фюзеляжа летательного аппарата.

Изобретение относится к авиации и касается изготовления конструкции крыла летательного аппарата (ЛА) из армированного волокнами полимерного ламината с перекрестными слоями.

Силовая кессонная конструкция содержит верхние и нижние композитные комплексные сэндвичевые панели. Панели включают листовые обшивки, образующие сэндвичевую конструкцию с одним или более заполнителями и смежными плотными пакетами, ориентированными в аксиальном направлении.

Изобретение относится к области авиастроения и касается панелей крыла или оперения летательного аппарата из слоистых композиционных материалов. Панель содержит обшивку с гладкой пологой геометрической формы наружной поверхностью и скрепленный с ней силовой набор в виде системы перекрещивающихся ребер, состоящих из слоев, скрепленных полимерным связующим, однонаправленных высокопрочных и/или высокомодульных нитей и/или тканей.

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.

Изобретение относится к композитной конструктивной панели задней кромки элемента летательного аппарата (ЛА). Панель задней кромки содержит верхнюю поверхность, нижнюю поверхность, заднюю кромку, соединяющую верхнюю и нижнюю поверхности.

Изобретение относится к конструкции из композитного материала (КМ) с отверстиями и касается крыла и фюзеляжа летательного аппарата (ЛА). Конструкция из КМ, который удлинен в продольном направлении крыла, содержит множество выполненных в нем отверстий и изготовлен из армированного волокнами пластика, и подвергается растягивающей нагрузке и/или сжимающей нагрузке в продольном направлении.

Изобретение относится к авиастроению и касается аэродинамических поверхностей из полимерных композиционных материалов крыльев большого удлинения, крыльевых устройств и оперения. Кессон отъемной части крыла большого удлинения состоит из верхней панели с интегрированными лонжеронами, соединенной с нижней панелью. Верхняя и нижняя панели изготовлены из несущих слоев полимерного композиционного материала и заполнителя. При этом высота заполнителя верхней панели превышает высоту заполнителя нижней панели. Достигается повышение несущей способности конструкции, повышение удельных характеристик, повышение технологичности изготовления. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Наверх