Крышка трубопровода и способ ее изготовления

 

Изобретение относится к авиации и может использоваться для изготовления крышек на выходе из трубопроводов .Сущность заключается в том, что крышка имеет сотовую структуру для изменения направления выпуска текучей среды из трубопровода с наклонными ячейками и треугольным каркасным элементом для придания жесткости этой структуре. Каркасный элемент имеет сотовый заполнитель, а третья жесткая стенка его образует периферийную стенку сотовой структуры. При изготовлении крышки треугольный сотовый заполнитель устанавливают на по крайней мере один слой обшивки летательного аппарата и каркасного треугольного элемента, который размещают по периферии сотовой структуры. Сотовый заполнитель состоит из ячеек. Схватывающий материал размещают между этим заполнителем и сотовой структурой для образования после отверждения периферийной стенки сотовой структуры. После этого на сотовом заполнителе располагают по крайней мере один слой композиционного материала обшивки , завершая этим сборку заготовки крышки, причем эту заготовку отверждают. Технический результат от реализации группы изобретений заключается в создании крышки трубопровода, которая используется вместе с ним при расположении его внутри транспортного средства, такого как летательный аппарат, и изменяет направление протекающей через не жидкости. 2 н. и 24 з.п.ф-лы, 13 ил.

Область техники Изобретение относится к газовым и жидкостным трубопроводам транспортных средств таких, как летательные аппараты, и, в частности, к крышке трубопровода, задающей направление течения жидкости (здесь и далее в тексте термин "жидкость" обобщает физические понятия "жидкость" и "газ"), проходящей через крышку трубопровода, при этом крышка сводит к минимуму прямой обзор внутреннего устройства летательного аппарата.

Предшествующий уровень техники.

Летательные аппараты с неподвижным и вращающимся крылом имеют в обшивке фюзеляжа множество входных и выхлопных отверстий для забора и отвода жидкости. Как правило, конфигурация этих отверстий подобрана для обеспечения при минимальных потерях давления максимальной пропускной способности по жидкости, забираемой внутрь аппарата или отводимой из него. Форма, размер и место расположения отверстия играют важную роль в определении характеристик потока жидкости.

С целью упрощения в качестве летательного аппарата рассматривается вертолет, однако следует понимать, что применение изобретения возможно на любых транспортных средствах, например, других типах самодвижущихся летательных аппаратов и т.д.

Отверстия обычно используются совместно с трубопроводом, подводящим жидкость к потребителю внутри летательного аппарата или отводящим ее за борт. Характерным назначением таких отверстий является отвод горячих газов от одного или нескольких внутренних узлов, например, масляных радиаторов.

Один из наиболее эффективных способов забора жидкости внутрь летательного аппарата или ее отвода за борт заключается в расположении отверстия на линии прямой видимости внутреннего элемента конструкции и соединении их прямым трубопроводом. Например, масляный радиатор мог бы располагаться прямо перед выхлопным отверстием для того, чтобы поток выходящих за борт газов был прямолинейным. Конструкция такого рода требует минимальной протяженности трубопровода для отвода жидкости. Более того, прямолинейная форма трубопровода сводит к минимуму вероятность возмущения потока, т.е. его турбулизации.

Однако, часто возникает потребность изменить направление движения жидкости по сравнению с первоначальным. Например, на вертолетах с реактивной системой компенсации крутящего момента несущего винта трубопроводы этой системы подают выхлопные газы к соплу, направляющему их поток в таком направлении, чтобы уравновесить крутящий момент от несущего винта. На конструкцию трубопровода могут влиять также требования технологичности обслуживания. Например, выхлопные газы могут отводиться в сторону от тех зон, в которых может находиться наземный технический персонал, обслуживающий технику. Кроме того, на направление потока забираемой или отводимой жидкости могут влиять аэродинамические факторы, например, выхлоп газа может быть направлен в сторону от струи винта.

Универсальным способом управления направлением потока забираемой или отводимой жидкости является изменение угловой ориентации трубопровода по отношению к обшивке так, чтобы стенки трубопровода направляли жидкость в желательном направлении. Такая схема обладает двумя основными недостатками. Во-первых, внутреннее пространство летательного аппарата для монтажа трубопровода может быть ограничено, что налагает ограничения на размер и форму трубопровода. Во-вторых, дополнительная протяженность трубопровода, обусловленная его искривлением, вызывает утяжеление всей конструкции.

Другой способ изменения направления потока жидкости предусматривает установку в отверстии направляющих лопаток, как показано на фиг. 1. Направляющие лопатки представляют собой небольшие профилированные аэродинамические поверхности, располагаемые в потоке жидкости и ориентированные таким образом, чтобы направлять поток в желаемом направлении. Лопатки обычно крепятся к стенкам трубопровода или к элементам конструкции, окружающим отверстие. Хотя направляющие лопатки достаточно эффективно изменяют направление потока, они требуют дополнительных силовых элементов, обеспечивающих их крепление. В результате конструкция трубопровода становится относительно тяжелой.

В документе DE-A-1525969 описано устройство, направляющее поток жидкости. Устройство содержит сотовый заполнитель, установленный под углом к начальному направлению потока жидкости. В документе FR-A-2658116 описан сотовый заполнитель, усиленный по периферии слоями композиционного материала.

Системы радиолокационного обзора и сопровождения используют передатчик, испускающий радиолокационный сигнал, т.е. электромагнитное излучение, в сторону летательного аппарата, и приемник, улавливающий отраженное электромагнитное излучение. Количество электромагнитной энергии, возвращенной радиолокатору, определяет характеристики радиолокационной заметности летательного аппарата. Чем больше заметность, тем больше вероятность обнаружения и сопровождения летательного аппарата радиолокационной станцией. Многие внутренние агрегаты, например, компрессоры, агрегаты трансмиссии, масляные радиаторы и т. д. современных военных летательных аппаратов изготавливаются из металлов, таких, как сталь, имеющих высокие коэффициенты отражения электромагнитного излучения.

Для снижения радиолокационной заметности внутренние металлические компоненты размещают, по возможности, вне прямой видимости снаружи летательного аппарата через отверстия, как показано на фиг.2. Для направления потока жидкости к агрегатам или от них применяются профилированные трубопроводы. Это конструктивное решение снижает вероятность отражения радиосигнала до такой степени, в которой сигнал может, отразившись от стенок трубопровода, достичь внутреннего агрегата и отразиться обратно, выйдя через отверстие. Пример конструкции такого профилированного трубопровода описан в патенте США N 5,016,015 под названием "Конструкция летательного аппарата". Недостатком конструкций с профилированным трубопроводом является существенное увеличение массы летательного аппарата.

Другой способ снижения отражательной способности конструкции состоит в нанесении на стенки трубопровода покрытия из радиопоглощающего материала (РПМ). РПМ поглощает радиолокационное излучение, достигающее поверхности стенок трубопровода. При этом можно использовать более короткие трубопроводы, обеспечивая малую радиолокационную заметность. Однако, покрытие из РПМ увеличивает общий вес трубопровода, так как оно должно быть нанесено на всю его внутреннюю поверхность.

Чтобы предотвратить попадание посторонних предметов (ПП) во входное или выхлопное отверстие, эти отверстия часто защищают сеточными экранами. Выполняя свою основную функцию по улавливанию относительно крупных ПП, такие экраны не способны изменять направление потока жидкости. Экраны могут также покрываться РПМ, снижающим отражение радиолокационных сигналов.

Поэтому существует потребность в усовершенствованной крышке трубопровода, задающей направление течения жидкости, которая через нее проходит, и снижающей до минимума прямой обзор любых элементов внутри летательного аппарата.

Сущность изобретения Целью настоящего изобретения является создание крышки трубопровода, которая используется вместе с трубопроводом, расположенным внутри транспортного средства и меняют направление проходящей через нее жидкости.

Крышка трубопровода, расположенного внутри летательного аппарата, может состоять из частей, одна из которых направляет жидкость, а другая обеспечивает жесткость конструкции крышки трубопровода.

Крышка трубопровода также может иметь часть, которая включает в себя сотовую структуру с отклоненными на заданный угол стенками сот, пропускающую через себя жидкость и направляющую ее поток.

В крышке трубопровода может быть выполнено клеевое соединение, между материалом сотового заполнителя и сотами, направляющими поток.

Направляющие соты крышки трубопровода могут быть покрыты радиопоглощающим материалом.

Согласно изобретению крышка соединена с внутренним трубопроводом летательного аппарата и направляет поток жидкости. Поток жидкости имеет начальное и конечное направления движения. Крышка трубопровода включает в себя направляющую сотовую структуру. Сотовая структура состоит из ячеек, образованных множеством стенок ячеек. Через ячейки движется поток жидкости, при этом ячейки имеют длину, достаточную для изменения направления потока жидкости. Ячейки наклонены относительно начального направления потока жидкости для обеспечения поворота потока жидкости от начального до конечного направления.

Треугольный каркасный элемент образует периферию направляющей сотовой структуры и служит для усиления ее жесткости. Треугольный каркасный элемент имеет три жесткие стенки и заполнитель, расположенный между стенками и скрепленный с ними. По крайней мере, две жесткие стенки включают фрагменты обшивки. Одна из жестких стенок образует периферийную стенку сотовой структуры, направляющей поток.

Способ склеивания первой сотовой структуры, состоящей из совокупности открытых ячеек, образованных множеством стенок ячеек, со второй структурой предусматривает предварительное нанесение слоя вспенивающегося клея на вторую структуру. Между слоем вспенивающегося клея и открытыми ячейками первой сотовой структуры выполняется изолирующая перегородка. Изолирующая перегородка предотвращает распространение вспенивающегося клея в открытые ячейки первой сотовой структуры. Совокупность второй структуры, слоя вспенивающегося клея, изолирующей перегородки и первой сотовой структуры представляет собой заготовку, которая в собранном виде подвергается отверждению.

Крышка трубопровода, направляющая поток жидкости, изготавливается следующим способом, предусматривающим применение шаблона с профилем требуемой формы. Первый лист, состоящий из, по крайней мере, одного слоя композиционного материала на полимерной основе, армированного волокном, укладывается на профиль шаблона. На первом листе устанавливается направляющая сотовая структура из ячеек, образованных множеством общих стенок. Длина ячеек достаточна для изменения направления потока жидкости. Сотовый заполнитель, состоящий из ячеек, образованных множеством общих стенок, размещается на первом листе, охватывая при этом направляющую сотовую структуру по периферии. Затем выполняется клеевое соединение между направляющей сотовой структурой и сотовым заполнителем. Второй лист, состоящий из, по крайней мере, одного слоя композиционного материала на полимерной основе, армированного волокном, устанавливается на сотовый заполнитель, завершая сборку заготовки. Крышка трубопровода в окончательном виде получается после отверждения заготовки.

Детали настоящего изобретения будут более понятны при подробном описании вариантов изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи.

Краткое описание чертежей Более полно сущность настоящего изобретения, его отличительные признаки и преимущества будут видны в подробном описании изобретения совместно с прилагаемыми чертежами, на которых: Фиг. 1 разрез выхлопного трубопровода известной конструкции с направляющими лопатками; Фиг. 2 разрез известного входного трубопровода ко внутреннему узлу, уменьшающего отражение электромагнитного излучения: Фиг. 3 пилон несущего винта вертолета с крышкой трубопровода по настоящему изобретению в аксонометрической проекции; Фиг. 4 разрез изображения на фиг. 3 по линии 4 - 4; Фиг. 5 поперечное сечение одного из конструктивных вариантов изобретения (увеличено):
Фиг. 6 поперечное сечение другого конструктивного варианта изобретения (увеличено);
Фиг. 7а, б примеры одного из способов соединения в соответствии с настоящим изобретением;
Фиг. 8а, б примеры другого способа соединения по настоящему изобретением;
Фиг. 9 поперечное сечение одного из конструктивных вариантов настоящего изобретения (увеличено);
Фиг. 10 фрагмент поперечного сечения направляющей сотовой структуры по фиг. 9, показывающий радиопоглощающий материал, нанесенный на стенки ячеек;
Фиг. 11 поперечное сечение крышки трубопровода в процессе ее изготовления способом по настоящему изобретению.

Подробное описание предпочтительного варианта изобретения.

Обращаясь к чертежам, на которых одинаковые номера позиций обозначают аналогичные или подобные элементы, на фиг. 3 можно видеть вариант изобретения, примененный на обтекателе 2 пилона несущего винта вертолета. Обтекатель расположен вокруг вала несущего винта вертолета. Как видно на фиг. 4, в обтекателе размещен узел масляного радиатора, состоящий из собственно радиатора (на чертеже не показан) и отводящего трубопровода 4. В масляном радиаторе, предназначенном для охлаждения масла в системе смазки трансмиссии, образуется значительный объем горячих газов, который необходимо отводить за борт обтекателя пилона несущего винта. Отводящий трубопровод 4 имеет один конец 6, соединенный с масляным радиатором, и противоположный конец 8, соединенный с отверстием в обтекателе 2 пилона несущего винта. Таким образом отводящий трубопровод соединяет расположенный внутри масляный радиатор с атмосферой. Направление потока выходящих газов примерно параллельно оси 10 отводящего трубопровода 4. Крышка 12 трубопровода расположена над внешним концом 8 отводящего трубопровода 4 и соединена с ним посредством монтажной втулки 13. Кроме того, крышка 12 трубопровода соединена с обтекателем 2 пилона несущего винта изнутри посредством крепежных деталей 14, таких, как винты или болты. Крышка 12 трубопровода имеет направляющую сотовую структуру 16, предназначенную для отвода потока газов в желаемом направлении. Направляющая сотовая структура 16 каркаса усилена по периферии каркаса 17 для придания ей жесткости и предотвращения возможных смещений. Усиление по периферии увеличивает площадь для крепления крышки 12 трубопровода к окружающим конструкциям.

Один из вариантов крышки 12 трубопровода более подробно показан на фиг. 5. Направляющая сотовая структура 16 крышки трубопровода расположена над трубопроводом 4. Направляющая сотовая структура состоит из непрерывных открытых ячеек 20 с поперечным сечением в форме многоугольника, образованных общими стенками 20W ячеек. Изменение направления потока жидкости достигается наклоном ячеек 20 на угол 21 относительно первоначального направления 22 потока жидкости до попадания в направляющую сотовую структуру 16. В настоящем изобретении расположение крышки 12 трубопровода, находящейся в данном случае вблизи лопастей несущего винта (на чертежах не показаны), является одним из нескольких факторов, определяющих величину угла 21 наклона ячеек 20. В числе факторов, влияющих на выбор величины угла 21, могут быть величина прироста противодавления, обусловленного поворотом потока (при нулевом угле 21 противодавление минимально), предположительное направление радиолокационного сигнала, возможность отражения прошедшего через трубопровод электромагнитного сигнала внутренними элементами конструкции, а также желаемое направление выхода потока. Нормальный режим течения обеспечивается при повороте потока на угол 21, находящийся в пределах от 20 до 70 градусов. Предпочтительным является наклон ячеек 20 относительно первоначального направления 22 потока жидкости на угол 21, равный 45 градусам. Кроме того, ячейки 20 отклонены в килевую сторону фюзеляжа для того, чтобы выходящие газы не вносили возмущений в поток обтекающего вертолет воздуха. Толщина 24 направляющей сотовой структуры 16 выбрана исходя из достаточности длины 26 ячеек 20 для полного поворота потока с первоначального направления 22 до требуемого направления 23. Минимально достаточная для изменения направления потока жидкости длина 26 ячейки составляет около 0,65 см. В предпочтительном варианте изобретения длина 26 ячейки равна примерно 3,0 см.

Периферия направляющей сотовой структуры 16 усилена с помощью охватывающего ее каркаса 17. Каркас включает внешнюю и внутреннюю обшивки 28, 29, расположенные вокруг заполнителя 30 и скрепленные с ним. Внешняя и внутренняя обшивки 28, 29 и заполнитель 30 обеспечивают жесткость направляющей сотовой структуры 16, которая сама по себе плохо выдерживает изгибающие нагрузки. Для снижения веса крышки трубопровода при достаточной жесткости желательно использовать между внешней и внутренней обшивками сотовый заполнитель, состоящий из множества ячеек 32 с многоугольным поперечным сечением, образованных множеством общих стенок 32W. В варианте отображенном на фиг. 5, сотовый заполнитель 30 и направляющая сотовая структура 16 выполнены как одно целое. Дальнейшее повышение жесткости возможно при заполнении ячеек 32 сотового заполнителя 30 между внешней и внутренней обшивками 28, 29 схватывающим материалом 34, который после отверждения прочно скрепляет внутреннюю и внешнюю обшивки 28, 29. В результате комбинации внутренней и внешней обшивок 28, 29 со схватывающим материалом 34 получается каркас треугольной формы. В качестве схватывающего материала 34 предпочтительно использовать эпоксидную смолу или синтактический пеноматериал высокой плотности, такой, как EPOCAST (EPOCAST является товарным знаком фирмы "Ciba - Furane", Лос-Анджелес, штат Калифорния). Желательно заполнять схватывающим материалом по меньшей мере два кольцевых ряда ячеек 32 сотового заполнителя 30, прилегающих к периферии направляющей сотовой структуры 16. В показанном на чертеже варианте направляющая сотовая структура 16 и сотовый заполнитель 30 изготовлены из стекловолокна. Применение стекловолокна является предпочтительным, поскольку этот материал более легок по сравнению с металлами, например, с алюминием. Кроме того, стекловолокно более устойчиво ко внешним условиям, т. е., менее гигроскопично по сравнению с фенолоальдегидным полимером, таким, как NOMEX (NOMEX является товарным знаком фирмы "E.I. Du Pont De Nemours and Company", Уилмингтон, штат Делавэр). Стекловолокно является диэлектриком, т. е. не проводит электричества, поэтому его желательно применять в конструкциях с требуемой малой радиолокационной заметностью, так как стекловолокно отражает лишь незначительную часть электромагнитного излучения. Для дальнейшего повышения радиопоглощающих свойств стекловолокнистой сотовой структуры, желательно покрывать сотовую структуру радиопоглощающим материалом, подробно этот процесс изложен ниже. Стекловолокно является предпочтительным материалом для сотовой конструкции, однако, если радиолокационная заметность и вес конструкции не являются определяющими, то возможно использование металлических материалов. В случае чрезмерно высокой температуры жидкости, проходящей через сотовую структуру, стекловолокно может быть заменено керамикой. Направляющая сотовая структура 16 в предпочтительном исполнении имеет толщину около 3 см при плотности 72 кг/м3. Сотовая структура с большей плотностью и меньшими размерами ячеек имеет лучшую жесткость, но и большую массу. Предпочтительным является использование сотового материала с плотностью, выше минимально допустимой из условий прочности конструкции, так как при этом сотовая конструкция будет обладать запасом прочности, необходимым для противостояния умеренным ударным нагрузкам. Кроме того, при уменьшении размеров ячеек снижается вероятность попадания посторонних предметов (ПП) в трубопровод.

Для получения прочной и легкой конструкции желательно изготавливать внутреннюю и внешнюю обшивки 28, 29 из композиционного материала на полимерной основе, армированного волокнами, такими, как графитовое, стекловолокно, кварц или из ароматического полиамидного материала, например, KEVLAR (KEVLAR является товарным знаком фирмы "E.I. Du Pont De Nemours and Company"), предварительно пропитанного смолой, предпочтительно - эпоксидной. В случае, когда характеристики отражения электромагнитного излучения, определяющие малую радиолокационную заметность, играют важную роль, предпочтительным материалом является диэлектрик, такой, как кварц, KEVLAR или стекловолокно на эпоксидной основе, имеющий минимальный коэффициент отражения электромагнитного излучения. Один из вариантов изобретения предусматривает изготовление внешней и внутренней обшивок 28, 29 из двух слоев переплетенного KEVLARa на эпоксидной основе. KEVLARy на эпоксидной основе отдано предпочтение перед кварцевым и стекловолокном на эпоксидной основе в силу того, что он имеет меньший вес и обеспечивает повышенную баллистическую защиту.

Другая конструкция крышки трубопровода представлена на фиг. 6 и отличается тем, что заполнитель 30 каркаса 17 крышки трубопровода склеен с направляющей сотовой структурой 16. Клеевое соединение включает в себя слой 36 вспенивающегося клея, такого, как FM-410, производимого фирмой "American Cyanamid Company of Havre DeGrace", штат Мэриленд, имеющего толщину порядка 1,3 мм, а также изолирующую перегородку 38. При повышении температуры вспенивающийся клей расширяется и заполняет прилегающие полости. Фиг. 7а, б иллюстрируют воздействие вспенивающегося клеевого слоя 100 на срезанную сотовую структуру с наклонными каналами. Фиг. 7а представляет собой поперечное сечение стыка срезанной сотовой структуры 101 с наклонными каналами и сотовой структуры 102 с неотклоненными каналами. Слой неотвержденного вспенивающегося клея 100неотвержденный размещен между двумя сотовыми структурами 101 и 102. Фиг. 7б представляет собой поперечное сечение стыка сотовых структур, соединенных слоем расширившегося вспененного клея 100отвержденный после воздействия повышенной температуры. Расширившийся слой вспенивающегося клея 100отвержденный проник в несколько ячеек 103 срезанной сотовой структуры 101 с наклонными сотовыми каналами. Хотя прочность срезанной сотовой структуры 101 с наклонными сотовыми каналами повышается, однако при этом ухудшаются механические свойства слоя вспенивающегося клея 100, и существенно увеличивается масса конструкции. Расширившийся слой вспенивающегося клея 100 также отрицательно влияет на характеристики конструкции, определяющие ее радиолокационную заметность. Как показано на фиг. 8а, б, чтобы ограничить при отверждении область расширения слоя вспенивающегося клея 100, между срезанной сотовой структурой 101 с наклонными каналами и неотвержденным слоем 100неотвержденный устанавливают изолирующую перегородку 104. Изолирующая перегородка 104 ограничивает проникновение слоя вспенивающегося клея 100отвержденный в открытые ячейки срезанной сотовой структуры 101 с наклонными каналами, тем самым позволяя получить более легкую сотовую панель с меньшей радиолокационной заметностью.

На фиг. 6 показано, что изолирующая перегородка 38 используется для предотвращения попадания слоя 36 вспенивающегося клея в открытые ячейки направляющей сотовой структуры 16 и сотового заполнителя 30. В варианте, показанном на рисунке, в качестве изолирующей перегородки использован слой монтажного пленочного клея, такого как M1146, производимого концерном BASF, Анахайм, штат Калифорния.

На фиг. 9 показано другое конструктивное исполнение, направленное на повышение жесткости крышки трубопровода с помощью изолирующей перегородки 38. В этом варианте изолирующая перегородка 38 состоит из слоя 40 пленочного клея и, по крайней мере, одного слоя композиционного материала 42 на полимерной основе, армированного волокнами, такими, как графитовое, стекловолокно, кварц или ароматические полиамиды, предварительно пропитанные смолой, предпочтительно - эпоксидной. Композиционный материал 42 повышает жесткость крепления направляющей сотовой структуры 16, играя роль жесткой связи или стойки между внешней и внутренней обшивками 28, 29. Сочетание внутренней и внешней обшивок 28, 29 с композиционным материалом 42 образует жесткий каркас с поперечным сечением треугольной формы. Композиционный материал 42 также участвует в передаче нагрузок, действующих на крышку трубопровода 12. Кроме того, композиционный материал 42 совместно со слоем 40 пленочного клея препятствует распространению вспенивающегося клея в открытые ячейки направляющей сотовой структуры 16 и сотового заполнителя 30. Для того, чтобы снизить до минимума коэффициент отражения электромагнитного излучения желательно использовать в композиционном материале 42 волокна из ароматических полиамидов, кварца или стекловолокна. Композиционный материал 42 может представлять собой KEVLAR на эпоксидной основе, обеспечивающий легкость и стойкость структуры к ударным нагрузкам. Полученная конструкция крышки трубопровода является довольно жесткой, устойчивой к умеренным ударным нагрузкам и позволяет менять направление потока отводимых газов. Увеличением плотности сотового заполнителя 30 по отношению к плотности направляющей сотовой структуры 16 можно достигнуть большей жесткости конструкции, однако в данном варианте использован сотовый заполнитель 30, более легкий, чем направляющая сотовая структура 16.

Для того, чтобы уменьшить радиолокационную заметность структуры, желательна обработка или покрытие направляющей сотовой структуры 16 радиопоглощающим материалом (РПМ) 60 (см. фиг. 10), таким, как углерод. Покрытие 60 из РПМ увеличивает поглощение электромагнитного излучения и способствует минимальному его отражению. Толщина 62 или электрические свойства покрытия из РПМ 60, нанесенного на направляющую сотовую структуру 16, могут меняться по длине 26 стенок 20W ячеек. Такая неоднородность покрытия из РПМ 60 приводит к изменению его сопротивления, что способствует меньшему отражению электромагнитного излучения. Например, участок стенки ячейки, наиболее близко расположенный к источнику электромагнитного излучения, имеет покрытие из РПМ 60 с минимальной толщиной в то время, как участок стенки ячейки, наиболее удаленный от источника электромагнитного излучения, имеет покрытие из РПМ 60 с большой толщиной, которая постепенно уменьшается по длине стенки. Поэтому коэффициент ослабления электромагнитного излучения будет переменным по длине 26 стенки 20W, что способствует его меньшему отражению. На чертеже представлено линейное изменение толщины покрытия по длине стенки, однако для достижения необходимого ослабления электромагнитного излучения может быть предложен любой другой закон изменения толщины покрытия.

Крышка трубопровода, описанная выше, может изготавливаться первоначальным отверждением двух слоев композиционного материала 28 на полимерной основе, армированного волокном, такого, как плетеный KEVLAR на эпоксидной основе. При отверждении внешней обшивки 28 с сотовым заполнителем 30 внешняя поверхность крышки трубопровода остается достаточно гладкой. Если качество внешней поверхности не является определяющим, то внешняя обшивка 28 может отверждаться совместно с сотовым заполнителем 30 и внутренней обшивкой 29, однако полученная таким способом структура обшивок 28, 29 может иметь признаки коробления поверхности, происшедшего в процессе отверждения. Слои композиционного материала укладывают на шаблон с внешним профилем крышки 12 трубопровода и сверху размещают вакуумируемую камеру. Слои выдерживают под вакуумом при температуре порядка 175oC и давлении около 690 кПа в течение двух часов до полимеризации связующей матрицы. Затем готовая внешняя обшивка 28 обрезается до требуемых размеров.

Расположенная под требуемым углом сотовая структура обрезается до нужных размеров для использования в качестве направляющей сотовой структуры 16. Ячейки 20 направляющей сотовой структуры 16 можно покрыть РПМ. Специалистам известны способы нанесения покрытия на поверхность направляющей сотовой структуры. Укрепление кромокнаправляющей сотовой структуры 16 происходит при отверждении них на слоя вспенивающегося клея. Для предотвращения проникновения вспенивающегося клея в открытые ячейки направляющей сотовой структуры 16 применяется слой пленочного клея, такого, как FM-410. Направляющая сотовая структура 16 с нанесенным слоем вспенивающегося клея подвергается отверждению в вакуумируемой камере при 127oC в течение двух часов.

Сотовый заполнитель 30 обрезают до нужных размеров для применения в качестве элемента жесткости вокруг периферии направляющей сотовой структуры 16. Желательно использование сотового заполнителя NOMEX с размером ячеек 0,3 см и плотностью 64 кг/м3. Сотовый заполнитель 30. направляющую сотовую структуру 16 и отвержденную внешнюю обшивку 28 протирают спиртом, заворачивают в чистую коричневую крафт-бумагу и помещают в печь для сушки при температуре 66oC в течение двух часов.

Как показано на фиг. 11, внешняя обшивка 28 помещена на шаблон 52, имеющий профиль, соответствующий профилю поверхности крышки трубопровода. В месте установки направляющей сотовой структуры 16 расположена металлическая прокладка 54. Металлическая прокладка 54 препятствует заполнению открытых ячеек направляющей сотовой структуры смолой композиционных материалов при отверждении. Прокладку и форму желательно изготавливать из сплавов с малыми коэффициентами температурного расширения. В частности, желательно применять сплав типа INVAR> (INVAR является товарным знаком фирмы Imphy, S.A., Франция), обладающий коэффициентом температурного расширения, соизмеримым с аналогичными коэффициентами графита и KEVLARa. Стали и сплавы, существенно отличающиеся от графита и KEVLARa по коэффициенту температурного расширения, не рекомендуется применять в формовочных установках, так как это может привести к перекосам при отверждении. Слой пленочного клея (не показан) наносят сверху на внешнюю обшивку 28, затем заготовка вакуумируется и отпускается.

Слой 40 пленочного клея наносится на один слой композиционного материала 42, армированного волокном, такого, как плетеный KEVLAR на эпоксидной основе для образования изолирующей перегородки 38. Затем изолирующая перегородка 38 располагается по периферии направляющей сотовой структуры 16, с обращенным наружу композиционным материалом. Далее направляющую сотовую структуру 16 помещают на шаблон 52, поверх внешней обшивки 28.

Затем слой вспенивающегося клея 36 наносят на заполнитель 30. Между ними, для предотвращения проникновения вспенивающегося клея в открытые ячейки заполнителя, наносится слой пленочного клея. После нанесения на сотовый заполнитель 30 слоя вспенивающегося клея 36 поверх него наносится второй слой пленочного клея. Затем заполнитель 30 помещают на шаблон 52 по периферии направляющей сотовой структуры 16, после чего на все открытые ячейки направляющей сотовой структуры 16 и сотового заполнителя 30 наносится слой пленочного клея.

Два слоя композиционного материала на полимерной основе, армированного волокном, обрезают до размеров, необходимых для образования внутренней обшивки 29. Желательно использовать слои из плетеного KEVLARa на эпоксидной основе. Листы внутренней обшивки 29 размещаются над заполнителем 30 по периферии открытой направляющей сотовой структуры 16. Оправка 56 для формовки монтажного фланца 13 трубопровода устанавливают сверху на направляющую сотовую структуру 16 и внутреннюю обшивку 29 обертывают вокруг оправки 56. Затем собранную заготовку накрывают вакуумной камерой и отверждают под вакуумом при температуре около 175oC и давлении около 170 кПа в течение примерно двух часов. После отвержения крышку трубопровода 12 вынимают из вакуумной камеры 52 и крепят к выхлопному трубопроводу 4.

Хотя способ изготовления рассмотрен применительно к одной из конструкций, понятно, что подобные способы могут применяться и для других вариантов изобретения. Далее, хотя настоящее изобретение описывает крышку выхлопного трубопровода, понятно, что область применения изобретения распространяется на все случаи изменения направления потока любой жидкости и не ограничивается только наружным монтажом.

Реализация идей и принципов настоящего изобретения возможна также в виде иных конструктивных решений, поэтому следует понимать, что техническое воплощение изобретения возможно в вариантах, отличных от приведенного выше, и удовлетворяющих признакам, изложенным в изобретения.


Формула изобретения

1. Крышка (12) трубопровода для внутреннего трубопровода (4) транспортного средства, изменяющая направление потока жидкости от исходного (22) на входе в крышку до конечного (23) на выходе, включающая направляющую сотовую структуру (16), состоящую из множества ячеек (20) для прохода жидкости через крышку (12), образованных стенками (20w) ячеек, при этом ячейки (20) имеют наклон относительно оси (10) трубопровода (4), достаточный для изменения направления потока, отличающаяся тем, что содержит треугольный каркасный элемент (17) для придания жесткости направляющей сотовой структуре (16), имеющий три жесткие стенки (28, 29, 34 или 36, 38) и заполнитель (30), расположенный между жесткими стенками (28, 29, 34 или 36, 38) и скрепленный с ними, при этом две из жестких стенок образованы фрагментами обшивки (28, 29), а третья жесткая стенка (34 или 36, 38) образует периферийную стенку направляющей сотовой структуры (16).

2. Крышка (12) по п.1, отличающаяся тем, что по крайней мере часть стенок (20w), образующих ячейки (20) направляющей сотовой структуры (16), покрыта радиопоглощающим материалом (60).

3. Крышка (12) по п.1 или 2, отличающаяся тем, что угол (21) наклона ячеек (20) находится в пределах 20 - 70o.

4. Крышка (12) по любому из пп.1, 2 или 3, отличающаяся тем, что угол (21) наклона ячеек (20) составляет 45o.

5. Крышка (12) по пп.1, 2, 3 или 4, отличающаяся тем, что заполнитель (30) треугольного каркасного элемента (17) имеет сотовую структуру, состоящую из ячеек (32), а обшивки (28, 29) изготовлены по крайней мере из одного слоя композиционного материала на полимерной основе, армированного волокном.

6. Крышка (12) по п.5, отличающаяся тем, что сотовый заполнитель (30) треугольного каркаса (17) и направляющая сотовая структура (16) выполнены как одно целое.

7. Крышка (12) по п.6, отличающаяся тем, что ячейки (32) сотового заполнителя (30) треугольного каркасного элемента (17) заполнены упрочняющим материалом (34) и образуют периферийную стенку направляющей сотовой структуры (16).

8. Крышка (12) по п.5, отличающаяся тем, что сотовый заполнитель (30) треугольного каркасного элемента (17) приклеен к направляющей сотовой структуре (16).

9. Крышка (12) по п.8, отличающаяся тем, что клеевое соединение состоит из слоя (36) вспенивающегося клея и изолирующей перегородки (38), которые образуют периферийную стенку направляющей сотовой структуры (16), при этом изолирующая перегородка (38) ограничивает до минимума расширение слоя (36) вспенивающего клея.

10. Крышка (12) по п.9, отличающаяся тем, что перегородка (38) установлена между слоем (36) вспенивающегося клея и направляющей сотовой структурой (16) для предотвращения проникновения вспенивающегося клея в ячейки (20) направляющей сотовой структуры (16).

11. Крышка (12) по п.9, отличающаяся тем, что изолирующая перегородка (38) установлена между слоем (36) вспенивающего клея и сотовым заполнителем (30) для ограничения проникновения вспенивающегося клея в ячейки (32) сотового заполнителя (30).

12. Крышка (12) по п.9, отличающаяся тем, что изолирующая перегородка (38) представляет собой слой пленочного клея.

13. Крышка (12) по п.9, отличающаяся тем, что изолирующая перегородка (38) включает в себя по крайней мере один слой материала (42) на полимерной основе, армированного волокном, и слой пленочного клея (40), нанесенный на материал (42) на полимерной основе, армированный волокном.

14. Крышка (12) по п.13, отличающаяся тем, что волокна по крайней мере одного слоя материала (42) на полимерной основе, армированного волокном, выполнены из ароматического полиамида.

15. Крышка (12) по п. 1, отличающаяся тем, что направляющая сотовая структура (16) выполнена из стекловолокна.

16. Крышка (12) по п. 5, отличающаяся тем, что направляющая сотовая структура (16) выполнена из стекловолокна, а сотовый заполнитель (30) выполнен из фенолоальдегидного полимера.

17. Крышка (12) по п.5, отличающаяся тем, что волокна композиционного материала внешней и внутренней обшивок (28, 29) на полимерной основе, армированного волокном, выполнены из ароматического полиамида.

18. Крышка (12) по п.2, отличающаяся тем, что покрытие (60) из радиопоглощающего материала имеет толщину (62), переменную по длине (26) стенок (20w) ячеек, при этом электрические характеристики радиопоглощающего покрытия (60) изменяются по длине (26) стенок (20w) ячеек.

19. Крышка (12) по п.16, отличающаяся тем, что материал радиопоглощающего покрытия (60) является углеродом.

20. Способ изготовления крышки (12) трубопровода для внутреннего трубопровода (4) транспортного средства, изменяющей направление потока жидкости от начального на входе в крышку до конечного на выходе, включающий размещение по крайней мере одного слоя композиционного материала (28) на полимерной основе, армированного волокном, на поверхности шаблона (52) с формовочным профилем, соответствующим форме поверхности крышки (12), установку направляющей сотовой структуры (16), состоящей из ячеек (20), образованных общими стенками (20w) ячеек, длина которых достаточна для изменения направления потока жидкости, на по крайней мере один слой (28), отличающийся тем, что сотовый заполнитель (30) с поперечным сечением треугольной формы устанавливают на по крайней мере один слой (28) по периферии направляющей сотовой структуры (16), при этом сотовый заполнитель (30) состоит из набора ячеек (32), образованных множеством общих стенок (32w) ячеек, размещают схватывающий материал (34 или 36, 38) между направляющей сотовой структурой (16) и сотовым заполнителем (30) для образования после отверждения периферийной стенки направляющей сотовой структуры (16), размещают на сотовом заполнителе (30) по крайней мере один слой композиционного материала (29), завершая сборку заготовки, и отверждают заготовку.

21. Способ по п. 20, отличающийся тем, что сотовый заполнитель (30) с поперечным сечением треугольной формы, установленный по крайней мере на один слой (28), выполнен как одно целое с направляющей сотовой структурой (16), а схватывающий материал (34) заполняет по крайней мере два кольцевых ряда ячеек (32) сотового заполнителя (30) с поперечным сечением треугольной формы по периферии направляющей сотовой структуры (16).

22. Способ по п. 20, отличающийся тем, что схватывающий материал (36, 38), расположенный между направляющей сотовой структурой (16) и сотовым заполнителем (30) с поперечным сечением треугольной формы, состоит из вспенивающегося клея (36) и изолирующей перегородки (38), образующих клеевое соединение направляющей сотовой структуры (16) с сотовым заполнителем (30).

23. Способ по п.22, отличающийся тем, что изолирующая перегородка (38), расположенная между направляющей сотовой структурой (16) и сотовым заполнителем (30) с поперечным сечением треугольной формы, является слоем пленочного клея.

24. Способ по п.22, отличающийся тем, что изолирующая перегородка (38), расположенная между направляющей сотовой структурой (16) и сотовым заполнителем (30) с поперечным сечением треугольной формы, состоит из слоя пленочного клея (40) и по крайней мере одного слоя композиционного материала (42) на полимерной основе, армированного волокном.

25. Способ по п.20, отличающийся тем, что включает покрытие стенок (20w) ячеек направляющей сотовой структуры (16) радиопоглощающим материалом (60).

26. Способ по п.20, отличающийся тем, что сверху на направляющую сотовую структуру (16) устанавливают оправку (56), причем по крайней мере один слой композиционного материала (29) обворачивают вокруг оправки (56) для образования после отверждения заготовки монтажного фланца (13) для крепления крышки (12) трубопровода к трубопроводу.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к авиационной и ракетной технике, а также к способам создания сверхзвуковых потоков рабочей среды и соплам и может также использоваться в гидродинамических генераторах

Изобретение относится к автоматическому управлению и может быть использовано в элементах систем пневмогидроавтоматики

Изобретение относится к гидроаэромеханике и может быть использовано в устройствах для формирования струйных течений

Изобретение относится к гидроаэромеханике, а именно к способам воздействия нагазожидкостную среду, и является усовершенствованием известного способа по авт.св

Изобретение относится к гидроаэромеханике, в частности к способам воздействия на поток среды, и может быть использовано, например, в устройствах для донной продувки металлического расплава газовой струей

Диффузор // 1357613

Изобретение относится к авиационным газотурбинным двигателям, используемым в силовых установках сверхзвуковых самолетов
Изобретение относится к авиационной технике, в частности к способам посадки летательных аппаратов

Изобретение относится к машиностроению

Изобретение относится к области авиационной техники, а именно к устройствам для регулирования выходного сечения сопла двигателя, и может быть использовано в конструкции силовой установки, установленной на верхней поверхности крыла

Изобретение относится к производству резиновых технических изделий и может быть использовано в шиноремонтном производстве , а также в сборочных и вулканизационных цехах шинных заводов

Изобретение относится к авиации и может использоваться для изготовления крышек на выходе из трубопроводов.Сущность заключается в том, что крышка имеет сотовую структуру для изменения направления выпуска текучей среды из трубопровода с наклонными ячейками и треугольным каркасным элементом для придания жесткости этой структуре

Наверх