Лонжерон крыла летательного аппарата

 

Изобретение относится к авиастроению и может быть использовано в крыльях летательных аппаратов, а именно в конструкциях их лонжеронов. Цель изобретения - повышение надежности и весовое снижение массы лонжерона. Лонжерон крыла летательного аппарата содержит комель с хвостовиком, выполненным с чередующимися выступами и впадинами, каркас 6 из слоистого композиционного материала с петлями 7 из тканого армирующего материала и опорные планки, размещенные в петлях. Петли 7 каркаса 6 имеют прямолинейные оголовки 8 и закреплены ими вместе с планками 9 во впадинах комля с помощью резьбовых стержней и кольцевых слоев ткани полотняного переплетения с расположением ее основы под углом 30 - 60по отношению к оси симметрии. Слои каркаса с петлями выполнены из ткани на основе высокомодульных волокон с нитями основы, расположенными вдоль каркаса, и нитями утка, расположенными в его поперечном направлении с объемным соотношением волокон основы и утка (10 : 1) - (8 : 1). 4 ил.

Изобретение относится к авиационной технике и может быть использовано в крыльях летательных аппаратов, а именно в конструкциях их лонжеронов.

Известен лонжерон крыла, выбранный в качестве прототипа, содержащий комель с хвостовиком, имеющим чередующиеся выступы и пазы, в которых петлями армирующих слоев закреплен каркас, выполненный из углепластика с центральным конусовидным телом из боропластика.

Известный лонжерон обладает недостаточной надежностью ввиду возможного отслоения его композиционных петель от металлического комля. Кроме того, он перегружен весом его центрального тела.

Цель изобретения - повышение надежности и снижение массы лонжерона.

Это достигается тем, что лонжерон крыла летательного аппарата, содержащий комель, хвостовик которого выполнен с чередующимися выступами и впадинами, в которых укреплены с образованием петель армирующие слои каркаса из композиционного материала на основе высокомодульных волокон, снабжен опорными планками с сужающейся кромкой и со стержневыми резьбовыми элементами, посредством которых планки вместе с петлями укреплены в соответствующих впадинах, и дополнительными кольцевыми слоями из ткани полотняного переплетения с расположением ее нитей основы под углом ±30 - ±60^о по отношению к продольной оси лонжерона, размещенными как снаружи каркаса, так и внутри него между слоями, образующими петли, которые выполнены из ткани на основе высокомодульных волокон с нитями основы, расположенными вдоль оси лонжерона, и нитями утка, расположенными в его поперечном направлении, взятыми в их объемном соотношении (10: 1) - (8: 1).

Предложенная конструкция лонжерона образована "замковым" соединением всех составляющих его элементов: комля и каркаса с петлями и планками, зафиксированных резьбовыми стержневыми элементами и дополнительными слоями ткани, охватывающими каждый слой петель с обеих сторон комля в виде замкнутой обечайки.

Отличительными признаками лонжерона крыла летательного аппарата являются опорные планки с сужающейся кромкой, резьбовые стержневые элементы, посредством которых планки вместе с петлями армирующих слоев каркаса укреплены в соответствующих впадинах, дополнительные кольцевые слои из ткани полотняного переплетения с расположением ее нитей основы под углом ±30 - ±60^о по отношению к продольной оси лонжерона, размещенные как снаружи каркаса, так и внутри него между его армирующими слоями, образующими петли, а также выполнение армирующих слоев каркаса, образующих петли, из ткани на основе высокомодульных волокон с нитями основы, расположенными вдоль оси лонжерона, и нитями утка, расположенными в его поперечном направлении при объемном соотношении нитей основы к нитям утка от 10: 1 до 8: 1.

На фиг. 1 представлен лонжерон, вид сверху; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - то же, вид сбоку; на фиг. , 4 - схема армирования.

Лонжерон крыла 1 содержит металлический комель 2 с хвостовиком 3 (фиг. 2), на котором выступы 4 (фиг. 3) чередуются с впадинами 5, каркас 6 из композиционного материала, например стеклопластика с петлями 7, опорные планки 8 с сужающейся кромкой 9, размещенные в петлях 7 и закрепленные вместе с ними во впадинах 5 хвостовика 3 стержневыми резьбовыми элементами - винтами 10. Опорные планки 8 вместе с петлями 7 охвачены по кольцу слоями 11 ткани полотняного переплетения (фиг. 4). Петли 7 каркаса 6, формирующие его слои 12, выполнены из стеклоткани, причем нити основы этой ткани расположены вдоль каркаса, а нити утка - в его поперечном направлении (фиг. 4) а их объемное соотношение (10: 1) - (8: 1).

Лонжерон изготавливают следующим образом.

К металлическому комлю 2 прикрепляют опpавку. На оправку, первый выступ 4 и впадину 5 хвостовика 3 укладывают формирующие слои 12. После этого устанавливают опорные планки 8 и прижимают их винтами 10 к хвостовику 3. Производят охват планок 8 с образованием петли 7. После проведения аналогичных операций на противоположной стороне хвостовика производят охват образующих слоев и петель кольцевыми слоями ткани 11. Технологический процесс повторяют до установления последней планки и охвата последним кольцевым слоем. Изготовление завершают тепловой обработкой для полимеризации связующего композиционного материала и удалением оправки.

Лонжерон работает следующим образом: при воздействии изгибающих нагрузок растягивающие и сжимающие усилия воспринимаются продольными слоями 12, которые затем передают нагрузку при помощи опорных планок 8 и винтов 10 на хвостовик 3 комля 2. При этом кольцевыми слоями 11 продольные слои 12 удерживаются от расслоения при воздействии сжимающих нагрузок. Крутящий момент воспринимается кольцевыми слоями 11, которые таким же образом передают нагрузку на хвостовик 3.

К преимуществам изобретения относятся снижение вероятности расслоения материала при сжатии за счет кольцевых слоев, отсутствие отдельного конструктивного элемента, воспринимающего сжимающую нагрузку, снижение вероятности расслоения между металлическим хвостовиком и композиционным материалом за счет механического прижатия композиционного материала планками и винтами к хвостовику. Вследствие этого повышается надежность конструкции и снижается ее масса. (56) Патент США N 4228976, кл. 244-123, 1980.

Формула изобретения

ЛОНЖЕРОН КРЫЛА ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА, содержащий комель, хвостовик которого выполнен с чередующимися выступами и впадинами, в которых закреплены с образованием петель армирующие слои каркаса из композиционного материала на основе высокомодульных волокон, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и снижения массы лонжерона, он снабжен опорными планками с сужающейся кромкой и со стержневыми резьбовыми элементами, посредством которых планки вместе с петлями закреплены в соответствующих впадинах, и дополнительными кольцевыми слоями из ткани полотняного переплетения с расположением ее нитей основы под углом ±30-±60^oС по отношению к продольной оси лонжерона, размещенными как снаружи каркаса, так и внутри него между слоями, образующими петли, которые выполнены из ткани на основе высокомодульных волокон с нитями основы, расположенными вдоль оси лонжерона, и нитями утка, расположенными в его поперечном направлении, взятыми в их объемном соотношении от 10: 1 до 8: 1.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4