Узел крепления керамического обтекателя с металлическим корпусом летательного аппарата


 


Владельцы патента RU 2581886:

Акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" им. А.Г. Ромашина" (АО "ОНПП "Технология" им. А.Г. Ромашина") (RU)

Изобретение относится к области авиационной и ракетной техники и касается изготовления антенных обтекателей скоростных ракет различных классов. Узел крепления керамического обтекателя с металлическим корпусом летательного аппарата содержит металлический шпангоут, в котором равномерно по окружности по центру склейки выполнены продольные сквозные пазы, соединенный с керамическим обтекателем по сопрягаемым коническим поверхностям слоем эластичного клея, и уплотнительное кольцо. При этом пазы выполнены шириной, составляющей от 0,01 до 0,03 диаметра шпангоута, длиной от 2/3 до 5/6 длины склейки, а суммарная площадь пазов составляет от 6 до 10% площади склейки. Достигается повышение несущей способности обтекателя.

 

Изобретение относится к области авиационной и ракетной техники и преимущественно может быть использовано при изготовлении антенных обтекателей скоростных ракет различных классов.

Известен узел крепления керамического обтекателя с металлическим корпусом летательного аппарата (патент РФ №2189673 от 20.09.02), содержащий металлический шпангоут, в котором на наружной поверхности, равномерно по окружности, выполнены продольные несквозные пазы шириной, превышающей их глубину, соединенный с керамическим обтекателем по сопрягаемым коническим поверхностям слоем эластичного термостойкого клея, стыковочный фланец и уплотнительное кольцо, при этом металлический шпангоут сочленен по своей наружной поверхности и ограничен от осевого перемещения с одной стороны буртиком, выполненным на торце металлического шпангоута и размещенным в кольцевой проточке стыковочного фланца, а с другой стороны - упорным кольцом неподвижно соединенным со стыковочным фланцем.

К недостаткам известной конструкции относится то, что она работоспособна лишь в условиях, когда клей сохраняет свою эластичность, то есть до 200°C, а толстый клеевой шов ведет к быстрому его перегреву со стороны керамического обтекателя.

Наиболее близким решением является узел крепления керамического обтекателя с металлическим корпусом летательного аппарата, включающий металлический шпангоут, в котором равномерно по окружности выполнены продольные пазы, соединенный с керамическим обтекателем по сопрягаемым коническим поверхностям слоем эластичного клея, и уплотнительное кольцо, продольные пазы выполнены сквозными, шириной 1-2 мм и протяженностью от 1/2 до 2/3 от длины склейки керамического обтекателя с металлическим шпангоутом, при этом пазы расположены по центру склейки. Расстояние между ними составляет величину, равную длине склейки, а толщина клеевого шва устанавливается равной наибольшей разности радиальных температурных перемещений (патент РФ №2258283 от 10.08.05).

Предложенное решение обладает рядом недостатков. При значительной длине склейки относительно диаметра шпангоута и керамического обтекателя невозможно выполнить сквозные продольные пазы указанных размеров и на расстоянии друг от друга, равном длине склейки. Также при значительной длине склейки и большой толщине клеевого шва, при нагревании изделия до температуры свыше 200°C, свободное вытекание эластичного термостойкого клея из зоны клеевого шва через выполненные пазы окажется затрудненным, что повлечет возникновение напряжения осевого распора в керамическом обтекателе из-за расширения шпангоута и нарастания давления в клеевом шве, это в свою очередь снизит несущую способность конструкции узла при поперечной нагрузке на обтекатель. Перечисленные недостатки существенно ограничивают применение данного способа.

Задачей настоящего изобретения является повышение несущей способности обтекателя.

Поставленная задача достигается тем, что предложен узел крепления керамического обтекателя с металлическим корпусом летательного аппарата, включающий металлический шпангоут, в котором равномерно по окружности по центру склейки выполнены продольные сквозные пазы, соединенный с керамическим обтекателем по сопрягаемым коническим поверхностям слоем эластичного клея толщиной, равной наибольшей разности радиальных температурных перемещений, и уплотнительное кольцо, отличающийся тем, что пазы выполнены шириной, составляющей от 0,01 до 0,03 диаметра шпангоута, длиной от 2/3 до 5/6 длины склейки, а суммарная площадь пазов составляет от 6 до 10% площади склейки.

Авторами экспериментально установлено, что при соединении керамического обтекателя с металлическим шпангоутом, в котором равномерно по окружности выполнены продольные сквозные пазы по центру склейки шириной, составляющей от 0,01 до 0,03 диаметра шпангоута, длиной от 2/3 до 5/6 длины склейки, обеспечивается работоспособность керамических обтекателей при прогреве шпангоута вплоть до 500°C. Если пазы выполнить меньше указанного размера, а расстояние между ними увеличить, то при нагревании расширение шпангоута приведет к возникновению опасных распорных напряжений. Если размер пазов увеличить, а расстояние между ними сократить, то шпангоут потеряет свою прочность и может при нагревании деформироваться, что негативно отразится на несущей способности обтекателя. Также если суммарная площадь пазов не превышает 10%, то сохраняется герметичность и прочность изделия, увеличивается несущая способность обтекателя к воздействию поперечной аэродинамической нагрузки. Влияние пазов на прочность клеевого соединения в изделии эквивалентно наличию непроклеев. Авторами было экспериментально установлено, что прочность клеевого соединения существенно снижается при общей площади непроклеев более 10% от площади клеевого соединения. При суммарной площади пазов меньше 6% количество пазов окажется меньше, чем необходимо для устранения распорных напряжений. Кроме того, пазы могут иметь неоднородную ширину по длине в пределах указанных размеров. Если наибольшая разность радиальных температурных перемещений окажется неодинаковой по длине склейки, то клеевой шов также имеет неравномерную толщину, тогда в зоне с большей толщиной пазы выполняют с уширением, это способствует вытеканию большего количества герметика из зон с его большим содержанием, что снижает вероятность возникновения распорных напряжений, и увеличивает несущую способность конструкции.

Узел крепления керамического обтекателя с металлическим корпусом летательного аппарата работает следующим образом.

При аэродинамическом нагреве узел крепления нагревается, в ходе чего герметик нагревается свыше 200°C, теряет свои эластичные свойства и переходит в вязкотекучее состояние, шпангоут расширяется и в клеевом шве возникает избыточное давление, вследствие чего герметик начинает вытекать через сквозные пазы шпангоута указанных размеров и суммарной площадью от 6 до 10% площади склейки, за счет чего избыточное давление равномерно выравнивается во всем клеевом соединении, это способствует снятию распорных напряжений в обтекателе и увеличивает его несущую способность при прогреве шпангоута вплоть до 500°C. Герметичность соединения керамического обтекателя с металлическим корпусом летательного аппарата обеспечивается слоем эластичного термостойкого клея и за счет наличия уплотнительного кольца.

Выполнение узла крепления керамического обтекателя с металлическим корпусом летательного аппарата по предложенному решению увеличивает несущую способность обтекателя, так как при нагревании шпангоута до 500°С обеспечивается работоспособность обтекателя за счет наличия в шпангоуте сквозных пазов шириной, составляющей от 0,01 до 0,03 диаметра шпангоута, длиной от 2/3 до 5/6 длины склейки, а суммарная площадь пазов составляет от 6 до 10% площади склейки. Кроме того, предложенное техническое решение может быть применено для изготовления обтекателей различного размера.

Предложенное техническое решение прошло проверку при сборке изделий в производственных условиях и подтвердило работоспособность при испытаниях собранных изделий на прочность и герметичность в условиях, имитирующих тепловые, силовые, вибрационные, ударные и климатические нагрузки. Таким образом, конструкция, выполненная по предложенному способу, обладает высокой несущей способностью при воздействии поперечной аэродинамической нагрузки.

Источники информации

1. Патент РФ №2189673, H01Q 1/42, 20.09.2002.

2. Патент РФ №2258283, H01Q 1/42, 10.08.2005.

Узел крепления керамического обтекателя с металлическим корпусом летательного аппарата, включающий металлический шпангоут, в котором равномерно по окружности по центру склейки выполнены продольные сквозные пазы, соединенный с керамическим обтекателем по сопрягаемым коническим поверхностям слоем эластичного клея толщиной, равной наибольшей разности радиальных температурных перемещений, и уплотнительное кольцо, отличающийся тем, что пазы выполнены шириной, составляющей от 0,01 до 0,03 диаметра шпангоута, длиной от 2/3 до 5/6 длины склейки, а суммарная площадь пазов составляет от 6 до 10% площади склейки.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области антенной техники и может быть использовано при изготовлении радиоэлектронных устройств, в частности приемо-передающих модулей активных фазированных антенных решеток.

Использование: область судостроения, а именно при разработке конструкций гидроакустических станций, и касается наружных форм и размеров обтекателя антенны. Сущность: разработана конструкция гибкого безреберного обтекателя антенны гидроакустической станции, конструкция которой содержит узел крепления, имеющий зону плавного перехода от участка локального усиления к остальной части оболочки обтекателя, выполненного в виде двух сужающихся пучков ткани.

Изобретение относится к антенно-фидерным устройствам, преимущественно к антенным обтекателям. Техническим результатом изобретения является снижение искажений вносимых обтекателем в поле падающей волны.

Изобретение относится к лакокрасочным покрытиям, в частности к полимерным радиопрозрачным композициям, предназначенным для устранения поверхностных дефектов радиопрозрачных обтекателей из ПКМ, и может быть использовано в изделиях ГА и других конструкциях из ПКМ.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в конструкциях защитных устройств для различных антенн. Предложенный антенный обтекатель состоит из набора слоев высокопрочного стеклопластика, выполненных в виде отдельных секторов.
Изобретение относится к области машиностроения, в частности, может быть использовано при изготовлении антенных обтекателей. Способ соединения керамического обтекателя с металлическим корпусом летательного аппарата предполагает выполнение в металлическом шпангоуте продольных сквозных пазов.

Способ по изобретению заключается в создании прочных тонких, механических поддерживающих структур для электромагнитного калориметра. Такими структурами являются ячеистые структуры из пропитанной эпоксидным связующим ткани из углеродного волокна. Техническим результатом, достигаемым при использовании способа по изобретению, является возможность изготовления механической структуры из углеродного волокна с высокой прочностью и точностью по толщине тонких стенок 20 мкм и плоскостности.

Изобретение относится к области авиационной и ракетной техники, преимущественно к разработке и производству радиопрозрачных обтекателей летательных аппаратов. Технический результат - повышение прочности узла соединения керамической оболочки с металлическим шпангоутом при теплопрочностных нагрузках и улучшение технологии изготовления.

,Изобретение относится к антенно-фидерным устройствам преимущественно к широкополосным антенным обтекателям. Техническим результатом является повышение коэффициента прохождения и снижение искажений, вносимых обтекателем в поле падающей волны в широкой полосе частот.

Изобретение относится к способу изготовления термостойкого элемента корпуса сверхзвукового летательного аппарата (ЛА) и касается переднего радиопрозрачного обтекателя корпуса.

Изобретение относится к области радиотехники и касается разработки конструкций с пониженным коэффициентом отражения радиоволн для защиты плавающих средств от воздействия падающего излучения и внешних факторов окружающей среды. Устройство с пониженным коэффициентом отражения радиоволн в широком диапазоне частот согласно изобретению состоит из входного наружного слоя, обращенного в сторону падающего излучения, и выходного наружного слоя, причем входной наружный слой выполнен из материала с относительной диэлектрической проницаемостью от 3 до 5 и толщиной от 4 мм до 40 мм, а выходной наружный слой выполнен из электропроводящего материала толщиной не более 1 мм с поверхностным электрическим сопротивлением от 250 Ом до 400 Ом. Предлагаемое устройство с пониженным коэффициентом отражения радиоволн позволит снизить радиолокационную заметность объекта по сравнению с металлической поверхностью до 10 раз, а по сравнению с однослойным стеклопластиком толщиной от 4 мм до 40 мм - до 3 раз. 2 ил.

Использование: изобретение относится к области судостроения, а именно к способам изготовления обтекателей антенн гидроакустических станций, и касается вопросов их конструирования. Сущность: изготовление обтекателя гидроакустической станции по частям с последующим их соединением, при этом основную часть обтекателя (тело обтекателя) изготавливают методом намотки, согласно которому на форму в виде тела вращения, установленную на валу, наматывают ровинговые нити, пропитанные связующим, с образованием при этом в теле обтекателя на оси вращения в области его полюса технологического отверстия под вал, в которое, после его обработки, устанавливают полюсную часть обтекателя в виде заглушки, сформированную под давлением (отдельно от основной части обтекателя) из тех же армирующего материала и связующего с соблюдением той же плотности и направления укладки слоев и конструктивными параметрами, согласованными с параметрами конструкции тела обтекателя. Причем монтаж заглушки в отверстие в теле обтекателя гидроакустической станции состоит из комплекса мероприятий, позволяющих изготовить обтекатель с акустически благоприятной однородной структурой. Технический результат: повышение технологичности, в том числе снижение временных и трудозатрат, способа изготовления обтекателей гидроакустических станций, обеспечение однородности структуры и высоких акустических и прочностных свойств изготавливаемых обтекателей. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Наверх