Обтекатель
Владельцы патента RU 2650723:
Акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" им. А.Г. Ромашина" (RU)
Изобретение относится к области авиационной и ракетной техники и преимущественно может быть использовано при изготовлении антенных обтекателей высокоскоростных ракет различных классов. Обтекатель включает керамическую оболочку, внутренняя поверхность которой соединена слоем эластичного термостойкого адгезива с металлическим шпангоутом, на наружной поверхности которого выполнены кольцевые или винтовые проточки, расположенные на всей длине соединения или ее части. В проточки введен термокомпенсатор, выполненный в виде полости или пор в полом или пористом элементе. Объем полости или пор устанавливается с учетом вытеснения эластичного адгезива при нагреве соединения, при этом соотношение минимальной толщины слоя адгезива, превышающего разницу температурных радиальных расширений оболочки и шпангоута в соединении, к шагу проточек устанавливается не более 0,1. Технический результат заключается в повышении эксплуатационных температурных параметров обтекателя, улучшении технологии изготовления конструкции обтекателя и повышении надежности термокомпенсационной способности шпангоута. 2 ил.
Изобретение относится к области авиационной и ракетной техники и преимущественно может быть использовано при изготовлении антенных обтекателей высокоскоростных ракет различных классов.
Известны конструкции керамических обтекателей и узлы крепления керамической оболочки с переходными элементами к корпусу ракеты. Переходные металлические элементы (шпангоуты, переходники), в основном, выполняются из инварных сплавов для обеспечения снижения распора керамической оболочки при эксплуатационном прогреве конструкции. При этом адгезионная связь металлического элемента с керамической оболочкой осуществляется адгезивом холодного отверждения (патент РФ №2270221, МПК C09J 5/06, опубл. 20.02.2006).
В случае применения для переходных металлических элементов материалов, существенно отличающихся по температурному коэффициенту линейного расширения, возникает вопрос о возможности использования эластичного адгезива (компаунда, упругого резиноподобного соединительного элемента) для термокомпенсации распорных усилий в керамической оболочке при тепловых воздействиях (кратковременных эксплуатационных и длительных - термоциклических) с сохранением необходимой работоспособности соединения.
Известна конструкция антенного обтекателя по патенту РФ №2090956, МПК H01Q 1/42, опубл. 20.09.1997, в которой соединение переходного шпангоута из инвара с керамической оболочкой выполнено с помощью беспористого слоя герметика, а со стыковым шпангоутом - радиально установленными штифтами.
Недостатком этой конструкции является:
- беспористость крепящего слоя герметика при больших площадях склеиваемых поверхностей практически исключает его термокомпенсационную способность в радиальном направлении и не снижает тепловой распор керамической оболочки переходным шпангоутом;
- прогрев переходного шпангоута до 200-300°С приводит к снижению несущей способности обтекателя или его разрушению;
- выполнение шпангоута составным из переходного и стыкового шпангоутов снижает технологичность его изготовления, а также снижает надежность герметизации обтекателя.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому изобретению, выбранным в качестве прототипа, является антенный обтекатель летательного аппарата (патент РФ №2316088, МПК Н01Q 1/42, опубл. 27.01.2008), в котором керамическая оболочка соединена внутренней поверхностью слоем эластичного термостойкого адгезива с металлическим шпангоутом, на наружной поверхности которого выполнены кольцевые или винтовые проточки, в которые заподлицо с поверхностью шпангоута введен бандаж из композиционного материала с КТЛР, близким к нулю, при этом пазы уменьшают площадь сопрягаемой поверхности шпангоута не более чем на 1/3.
Недостатками данной конструкции являются сложность обеспечения надежной термокомпенсационной функции бандажа и сложность контроля технологии изготовления шпангоута.
Технический результат настоящего изобретения заключается в повышении эксплуатационных температурных параметров обтекателя, надежности обеспечения термокомпенсационной способности его шпангоута и улучшении технологии изготовления обтекателя.
Указанный технический результат достигается тем, что обтекатель, включающий керамическую оболочку, соединенную внутренней поверхностью слоем эластичного термостойкого адгезива с металлическим шпангоутом, на наружной поверхности которого выполнены кольцевые или винтовые проточки, отличается тем, что в проточки, расположенные по всей длине соединения или ее части, введен термокомпенсатор, выполненный в виде полости или пор в полом или пористом элементе, объем полости или пор устанавливается с учетом вытеснения эластичного адгезива при нагреве соединения, при этом соотношение минимальной толщины слоя адгезива, превышающего разницу температурных радиальных расширений оболочки и шпангоута в соединении, к шагу проточек устанавливается не более 0,1. Различие радиальных температурных расширений в соединении керамической оболочки со шпангоутам компенсируется упругой деформацией разнотолщинного в осевом направлении слоя адгезива, благодаря устранению несжимаемости его за счет введения в него полого или с низкой сопротивляемостью объемному сжатию термокомпенсатора.
В каждом конкретном случае размер, форму проточек, шаг их расположения, определяющих ширину буртов-гребешков шпангоута, длину клеевого соединения и размеры термокомпенсирующего элемента выбирают расчетно-экспериментальным путем с учетом конкретных требований технического задания, выбранной конструкции, заданными режимами работы обтекателя и геометрическими размерами шпангоута.
Изобретение поясняется чертежами.
На фиг. 1 представлен продольный разрез торцевой части обтекателя для случая расположения проточек по всей длине соединения; на фиг. 2 изображен продольный разрез торцевой части обтекателя для случая частичного расположения проточек.
Конструкция обтекателя включает керамическую оболочку 1 и металлический шпангоут 2, соединенные эластичным адгезивом 3, выбранным из ряда эластичных клеев-герметиков. Термокомпенсатор (термокомпенсирующий элемент) 4 введен в проточки 5, которые образуют бурты (выступы, гребешки) 6 шпангоута.
Предлагаемая конструкция обтекателя позволяет использовать ее в широком температурном диапазоне и дает возможность выбора более широкого спектра материалов металлического элемента - шпангоута.
Обтекатель, включающий керамическую оболочку, соединенную внутренней поверхностью слоем эластичного термостойкого адгезива с металлическим шпангоутом, на наружной поверхности которого выполнены кольцевые или винтовые проточки, отличающийся тем, что в проточки, расположенные по всей длине соединения или ее части, введен термокомпенсатор, выполненный в виде полости или пор в полом или пористом элементе, объем полости или пор устанавливается с учетом вытеснения эластичного адгезива при нагреве соединения, при этом соотношение минимальной толщины слоя адгезива, превышающего разницу температурных радиальных расширений оболочки и шпангоута в соединении, к шагу проточек устанавливается не более 0,1.
