Шпангоут каркаса фюзеляжа летательного аппарата

Авторы патента:


Шпангоут каркаса фюзеляжа летательного аппарата
Шпангоут каркаса фюзеляжа летательного аппарата
Шпангоут каркаса фюзеляжа летательного аппарата
Шпангоут каркаса фюзеляжа летательного аппарата
Шпангоут каркаса фюзеляжа летательного аппарата
Шпангоут каркаса фюзеляжа летательного аппарата

Владельцы патента RU 2357892:

ЭРБЮС ФРАНС (FR)

Настоящее изобретение относится к способному выдерживать большие нагрузки и имеющему при этом небольшую массу шпангоуту каркаса летательного аппарата. Шпангоут каркаса фюзеляжа содержит нижнюю дугу, поперечную балку, удерживающую элемент настила, и решетчатую ферму, соединяющую нижнюю дугу и поперечную балку. Шпангоут включает в себя элемент верхнего шпангоута с крепежными плечами, обеспечивающими соединение с поперечной балкой и нижней дугой, который вместе с нижней дугой образует шпангоут фюзеляжа. Достигается создание шпангоута, обладающего большой инерционностью и высотой, и уменьшение массы. 11 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

Область техники

Настоящее изобретение относится к способному выдерживать большие нагрузки и имеющему при этом небольшую массу шпангоуту каркаса фюзеляжа летательного аппарата, на котором располагается настил.

Предшествующий уровень техники

Элементы каркаса фюзеляжа летательного аппарата включают в себя шпангоуты, располагаемые перпендикулярно оси фюзеляжа, при этом нижняя часть шпангоутов обычно называется дугой.

Чтобы не допустить возможности деформации настила, в частности, под воздействием повышения давления внутри кабины во время нахождения летательного аппарата в полете желательно, чтобы элементы поперечной балки, удерживающей настил, т.е. пол отсека летательного аппарата, крепились к шпангоутам.

Настоящее изобретение, в частности, может быть использовано для создания шпангоутов каркаса летательных аппаратов, образующих средства удержания настила летательного аппарата и представляющих собой конструкцию, состоящую из металлической дуги и поперечной балки, изготовленной из композитных материалов, при этом поперечная балка удерживает настил.

Краткое изложение существа изобретения

Настоящее изобретение относится в основном к шпангоуту каркаса фюзеляжа, который содержит элемент нижней дуги, поперечную балку, удерживающую элемент настила, и решетчатую ферму, соединяющую между собой элемент нижней дуги и поперечную балку.

Такая конструкция, в которой поперечная балка расположена на расстоянии от элемента нижней дуги и соединяется с ней посредством решетчатой фермы, изготовленной из металла или из композитных материалов, позволяет создать шпангоут, обладающий большой инерционностью и имеющий большую высоту при минимально возможной массе и себестоимости производства; при этом нижняя часть конструкции, обеспечивающая общую прочность шпангоута, представлена поперечной балкой, решетчатой фермой и нижней дугой.

Кроме того, согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения использование соединительной решетчатой фермы, включающей в себя изготовленные из композитных материалов стержни, концы которых накладками соединяются с поперечными балками и элементом нижней дуги, позволяет минимизировать теплообменные процессы, возникающие между обшивкой фюзеляжа и поперечной балкой шпангоута, на которой устанавливаются комплектующие элементы (конструкции или системы).

Краткое описание чертежей

Другие преимущества и характеристики изобретения станут более понятными из нижеследующего описания варианта воплощения изобретения, который не носит ограничительного характера, со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

фиг.1 изображает вид спереди шпангоута каркаса фюзеляжа согласно изобретению;

фиг.2а, 2b - общие виды деталей шпангоута, представленного на фиг.1, согласно изобретению;

фиг.3 - общий вид детали решетчатой фермы шпангоута, представленного на фиг.1, согласно изобретению;

фиг.4 - вид спереди нижней части элемента шпангоута согласно изобретению;

фиг.5 - общий вид двух шпангоутов каркаса фюзеляжа согласно изобретению.

Описание предпочтительных вариантов воплощения изобретения

На фиг.1 представлен вид спереди шпангоута каркаса фюзеляжа, причем шпангоут содержит нижнюю дугу 1, поперечную балку 2, удерживающую элемент настила 3, и решетчатую ферму, соединяющую между собой нижнюю дугу 1 и поперечную балку 2.

Такая конструкция, в которой поперечная балка 2 расположена на расстоянии от нижней дуги 1 и соединена с последней посредством решетчатой фермы 4, позволяет создать шпангоут, обладающий очень большой инерционностью и большой высотой.

Нижняя часть конструкции содержит поперечную балку 2, решетчатую ферму, состоящую из стержней 4а, 4b, концы которых крепятся накладками к нижней дуге 1 и поперечной балке 2. Нижняя дуга 1 надежно удерживает настил и придает прочность всей конструкции шпангоута, что, например, может успешно применяться в конструкции транспортного самолета. Пространство между поперечной балкой 2 и нижней дугой 1, а также использование композитных материалов при изготовлении поперечной балки 2 и решетчатой фермы 4 позволяют минимизировать теплообменные процессы, возникающие между обшивкой фюзеляжа и поперечной балкой шпангоута, на которой установлены комплектующие элементы.

Для соединения нижней дуги и поперечной балки в верхней части шпангоута 5 предусмотрены плечи 6а, 6b, 7a, 7b, предназначенные для соединения с поперечной балкой 2 и нижней дугой 1. Элемент верхнего шпангоута 5 и нижняя дуга 1 являются составными конструктивными элементами шпангоута каркаса фюзеляжа.

Как это следует из фиг.1, плечи 6а, 6b, 7a, 7b образуют на каждом краю верхней части шпангоута 5 вилкообразную деталь, при этом нижняя дуга 1 и поперечная балка 2 крепятся к плечам 6а, 6b, 7a, 7b каждой вилкообразной детали методом соединения накладками.

Крепление плечей к поперечной балке и нижней дуге осуществляется методом соединения накладками, пример крепления плеча 6а к концу поперечной балки 2 изображен на фиг.2а.

Как следует из данного примера, нижняя дуга 1 и поперечная балка 2 крепятся к плечам 6а, 6b, 7a, 7b каждой вилкообразной детали встык методом соединения при помощи накладок 11, 12 и болтов 13.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления, изображенным на фиг.3, стержнями 4 являются перекладины, изготовленные из композитных материалов и имеющие поперечное сечение в виде буквы U, а поперечная балка 2 также изготовлена из композитных материалов и, согласно этому же примеру, имеет вид вертикальной стенки 2а с двумя продольными, горизонтально расположенными полосами 2b, 2c, вытянутыми в противоположных относительно стенки направлениях и располагаемыми на боковых кромках стенки 2а, при этом свободный край одной из полос может иметь направленный вниз скос 2d, способный препятствовать возможным деформациям полосы 2с.

Нижняя дуга 1, как и поперечная балка 2, может быть изготовлена из композитных материалов, а также из металла, в том числе из обработанного алюминия.

В том случае если нижняя дуга 1 изготовлена из металла, то перед креплением к нему стержней и верхней части шпангоута производится ее покраска, а между концами стержней 4а, 4b и поверхностью нижней дуги 1 размещается слой стекловолокна 9, чтобы не допустить коррозии в месте соприкосновения стержня с нижней дугой.

Согласно примеру на фиг.2b нижняя дуга 1 представляет собой балку с ребрами жесткости, снабженную отверстиями 10, через которые проходят продольные стрингеры 8, удерживающие листы 14 обшивки фюзеляжа.

На фиг.5 представлен вариант изготовления конструкции части фюзеляжа со стрингерами 8 и лонжеронами 16, соединяющими шпангоуты.

Шпангоуты располагаются друг за другом в продольном направлении конструкции фюзеляжа и имеют различные размеры, которые зависят от их продольного места расположения и формы фюзеляжа.

Шпангоут каркаса фюзеляжа согласно изобретению может изготавливаться из металлических элементов или иметь смешанную конструкцию, состоящую из деталей, изготовленных из металла или композитных материалов, при этом решетчатая ферма изготавливается из композитных материалов и соединяется накладками на дуге, изготовленной из металла или из композитных материалов.

Настоящее изобретение, согласно которому совокупность элементов дуги, поперечных шпангоутов и связывающей решетчатой фермы обеспечивают прочность конструкции, не ограничивается приведенным примером. В частности на фиг.4 изображен вариант, в соответствии с которым верхняя часть шпангоута имеет асимметричную форму и содержит на одном конце вилкообразную деталь с плечами 6а, 6b, а на другом - единую крепежную пластину 15, при этом элементы дуги, поперечной балки и стержней могут быть изготовлены из композитных материалов или, по меньшей мере, один из элементов может быть металлическим, а другие изготовлены из композитных материалов.

1. Шпангоут каркаса фюзеляжа, отличающийся тем, что содержит нижнюю дугу (1), поперечную балку (2), удерживающую элемент (3) настила, и решетчатую ферму (4), соединяющую нижнюю дугу (1) и поперечную балку (2), при этом шпангоут включает в себя элемент верхнего шпангоута (5) с крепежными плечами (6а, 6b, 7a, 7b), обеспечивающими соединение с поперечной балкой (2) и нижней дугой (1), который вместе с нижней дугой (1) образует шпангоут фюзеляжа.

2. Шпангоут каркаса фюзеляжа по п.1, отличающийся тем, что соединяющая решетчатая ферма (4) состоит из стержней (4а, 4b), концы которых соединены накладками с поперечной балкой (2) и нижней дугой (1).

3. Шпангоут каркаса фюзеляжа по п.2, отличающийся тем, что стержнями (4) являются перекладины, изготовленные из композитных материалов и имеющие поперечное сечение в виде буквы U.

4. Шпангоут каркаса фюзеляжа по п.1, отличающийся тем, что крепежные плечи (6а, 6b, 7a, 7b) на каждом краю верхней части шпангоута (5) образуют вилкообразную деталь, при этом нижняя дуга (1) и поперечная балка (2) крепятся к плечам (6а, 6b, 7a, 7b) вилкообразной детали методом соединения накладками.

5. Шпангоут каркаса фюзеляжа по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что нижняя дуга (1) представляет собой балку с ребрами жесткости, снабженную отверстиями (10), через которые проходят продольные стрингеры (8).

6. Шпангоут каркаса фюзеляжа по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что нижняя дуга (1) представляет собой изготовленную из металла дугу, при этом между концами стержней (4а, 4b) и поверхностью нижней дуги (1) размещается слой стекловолокна (9).

7. Шпангоут каркаса фюзеляжа по п.5, отличающийся тем, что нижняя дуга (1) представляет собой изготовленную из металла дугу, при этом между концами стержней (4а, 4b) и поверхностью нижней дуги (1) размещается слой стекловолокна (9).

8. Шпангоут каркаса фюзеляжа по любому из пп.1-4, 7, отличающийся тем, что нижняя дуга (1) изготовлена из композитных материалов.

9. Шпангоут каркаса фюзеляжа по любому из пп.1-4, 7, отличающийся тем, что нижняя дуга (1) и поперечная балка (2) крепятся к плечам (6а, 6b, 7а, 7b) каждой вилкообразной детали встык методом соединения накладками.

10. Шпангоут каркаса фюзеляжа по п.5, отличающийся тем, что нижняя дуга (1) и поперечная балка (2) крепятся к плечам (6а, 6b, 7а, 7b) каждой вилкообразной детали встык методом соединения накладками.

11. Шпангоут каркаса фюзеляжа по п.6, отличающийся тем, что нижняя дуга (1) и поперечная балка (2) крепятся к плечам (6а, 6b, 7а, 7b) каждой вилкообразной детали встык методом соединения накладками.

12. Шпангоут каркаса фюзеляжа по любому из пп.1-4, 7, 10, 11, отличающийся тем, что имеет смешанную конструкцию, состоящую из деталей, изготовленных из металла и композитных материалов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в авиастроении и других областях техники при изготовлении оболочек из композиционных материалов, на которые устанавливают агрегаты, трубопроводы и исполнительные механизмы системы управления.

Изобретение относится к силовым конструкциям летательных аппаратов, в частности к герметичному фюзеляжу. .

Изобретение относится к самолетостроению и касается технологии предварительного напряжения фюзеляжа самолета постоянным усилием. .

Изобретение относится к самолетостроению и касается создания конструкций фюзеляжа с гермоднищем, а также может быть использовано в машиностроении при разработке силовых конструкций.

Изобретение относится к судостроению и авиации. .

Изобретение относится к авиастроению, а более конкретно к конструкции гермоднища гермокабины летательного аппарата. .

Изобретение относится к области систем безопасности для снижения ударной энергии контейнера для летательного аппарата

Изобретение относится к самолетостроению, в частности к узлу стыка соединения герметичного и негерметичного отсеков друг с другом

Изобретение относится к самолетостроению, в частности к узлу стыка соединения герметичного и негерметичного отсеков друг с другом

Фюзеляж повышенного давления воздушного судна в продольном направлении содержит несколько секций (1a-1f) фюзеляжа. Задний куполообразный гермошпангоут (2) предусмотрен для того, чтобы образовать внутреннюю область (3) повышенного давления воздушного судна. У секции (1a-1f) фюзеляжа предусмотрен кольцеобразный профиль (5) каркасного элемента для радиального наружного крепления куполообразного гермошпангоута (2). Профиль (5) каркасного элемента на стороне куполообразного гермошпангоута (2) содержит U-образную секцию профиля, первая концевая-боковая ветвь (6) которого прикреплена к задней части куполообразного гермошпангоута (2) при помощи соединительного средства (7), а удлиненная идущая радиально наружу вторая ветвь (8) которого создает соединение с секцией фюзеляжа (1e, 1f) так, что соединительное средство (7) может быть установлено из внутренней области повышенного давления воздушного судна. Изобретение направлено на снижение числа соединительных элементов. 11 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к ракетно-космической технике. Система мягкой посадки многоразовой ракетной ступени содержит ракетные двигатели, посадочные опоры и подсистему вертикализации ступени после ее посадки. Подсистема вертикализации выполнена в виде не менее трех пенетраторов, внутри корпуса каждого из которых размещены тяжелая ударная пуля с заделанным на ней длинным тросом и пороховой двигатель для разгона пули. Снаружи корпуса на его торце установлен двухмостиковый пиропатрон для поджига порохового двигателя. На цилиндрической части корпуса намотана основная часть троса. Каждый пенетратор помещен в кожух для установки пенетратора на корпусе ракетной ступени в ее верхней части под углом к продольной оси ступени. Достигается повышение устойчивости многоразовой ракетной ступени при посадке. 2 ил.

Изобретение относится к силовым конструкциям и изделиям, в частности к летательным аппаратам, подводным лодкам, морским и речным судам, железнодорожным вагонам и емкостям-хранилищам. Элемент силовой конструкции содержит оболочку и ряд расположенных с определенным шагом на оболочке спиральных или кольцевых витков полых шпангоутов из пропитанной связующим тканой ленты. Тканая лента намотана на полую металлическую форму. Полая форма жестко соединена с оболочкой. Полые шпангоуты закреплены на оболочке и между собой пропитанной связующим тканой лентой, намотанной на шпангоуты и в промежутках между витками в нижней их части. Между спиральными или кольцевыми витками перпендикулярно последним уложены с определенным шагом предварительно заготовленные по размеру полые шпангоуты. Кольцевые витки полых шпангоутов каждого последующего ряда смещены относительно кольцевых витков предыдущего ряда на 0,5 шага намотки. На верхушки шпангоутов уложена тканая подложка из бязи для внешней оболочки, на которую уложен металлический лист. Достигается повышение кольцевой жесткости при одновременном снижении материалоемкости. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 4 ил.

Шпангоут каркаса фюзеляжа летательного аппарата

Наверх