УЗЕЛ КРЕПЛЕНИЯ ОБТЕКАТЕЛЯ С КОРПУСОМ ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА

Название	УЗЕЛ КРЕПЛЕНИЯ ОБТЕКАТЕЛЯ С КОРПУСОМ ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА
Разработчик (Авторы)	Рогов В.А., Рогова А.В., Никифорова Т.В.
Вид объекта патентного права	Изобретение
Регистрационный номер	2552158
Дата регистрации	26.03.2014
Правообладатель	федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский университет дружбы народов"
Медаль имени А.Нобеля

Описание изобретения

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

Известен узел крепления керамического обтекателя с металлическим корпусом летательного аппарата (Б.А. Пригода, B.C. Кокунько. Обтекатели антенн летательных аппаратов. - 1970 г., с.141). Узел состоит из соединительного кольца, охватывающего снаружи основание керамического обтекателя. Соединительное кольцо выполнено путем намотки, и при нагреве оно расширяется, что ведет к образованию зазора между кольцом и обтекателем и дальнейшему разрушению соединения.

Известен узел крепления керамического обтекателя с металлическим корпусом летательного аппарата (Патент РФ №2189673, МПК 7 Н01Q 1/42, 2001 г.). В металлическом шпангоуте равномерно по окружности выполнены продольные несквозные пазы, и он соединен с керамическим обтекателем слоем эластичного термостойкого клея. Конструкция работоспособна только до температуры 200°С. Положение обтекателя по отношению к шпангоуту пространственно точно не определено, поскольку базирование осуществляется по слою клея, который может менять свою толщину, слой может быть неодинаковым по окружности. В результате продольная ось обтекателя может не совпадать с продольной осью шпангоута и летательного аппарата в целом. В процессе эксплуатации под действием сопротивления внешней среды и вибраций возможен срыв обтекателя, особенно на больших скоростях полета.

Наиболее близким аналогом является узел крепления керамического обтекателя с металлическим корпусом летательного аппарата (Патент РФ №2258283, МПК 7 Н01Q 1/42, 2004 г.). Узел содержит металлический шпангоут, в котором равномерно по окружности выполнены сквозные продольные пазы, размещенные по центру склейки, который соединен с керамическим обтекателем по сопрягаемым коническим поверхностям слоем эластичного термостойкого клея. Обтекатель базируется на шпангоуте только через слой клея и не имеет жесткого контакта. В зависимости от толщины клея и равномерности его нанесения обтекатель может занимать то или иное положение относительно продольной оси шпангоута, а следовательно, и всего летательного аппарата в целом. Погрешность базирования может быть существенной. Разогрев клеевого соединения происходит сначала в месте контакта оболочки и шпангоута, в то время как в пазах клей остается еще холодным и его выдавливание сквозь пазы невозможно. Кроме того, в процессе эксплуатации под действием вибраций и набегающего воздушного потока возникают осевые и крутильные колебания, которые приводят к сдвигу, а возможно, и к срезу клеевого соединения. Обтекатель может сместиться относительно продольной оси летательного аппарата. При высоких скоростях полета это приводит к срыву обтекателя или его разрушению. Таким образом, соединение ненадежно и не может быть использовано в высокоскоростных летательных аппаратах.

Техническим результатом изобретения является повышение надежности узла крепления обтекателя с корпусом летательного аппарата за счет более точного базирования (центрирования) антенного обтекателя на шпангоуте.

Технический результат достигается тем, что узел крепления обтекателя с корпусом летательного аппарата, содержащий металлический шпангоут, соединенный с керамическим обтекателем слоем эластичного термостойкого клея, по окружности шпангоут имеет кольцевую проточку, заполненную эластичным термостойким клеем, по центру которой выполнены крестообразные сквозные пазы под углом 45° к продольной оси шпангоута, по краям и в центре пересечения пазов имеются сквозные отверстия, при этом в части шпангоута, обращенной в сторону обтекателя, выполнены компенсаторы теплового расширения в виде осевых сквозных дополнительных пазов с отверстиями, с образованием цанговых лепестков, непосредственно контактирующих своей наружной поверхностью с внутренней поверхностью обтекателя, причем крестообразные пазы и компенсаторы теплового расширения размещены поочередно и равномерно по окружности шпангоута.

Технический результат достигается за счет того, что при сборке обтекателя его базирование и центрирование осуществляется непосредственно на упругие цанговые лепестки шпангоута, что гарантированно обеспечивает соосность сборки, т.е. продольная ось обтекателя совпадает с продольной осью шпангоута и всего летательного аппарата в целом. В процессе полета при нагреве клей может выдавливаться в центральные и боковые сквозные отверстия крестообразных сквозных пазов, не распирая при этом обтекатель. При этом цанговые лепестки шпангоута могут упруго деформироваться, сохраняя центровку обтекателя. В результате чего надежность соединения остается неизменно высокой.

На рис.1 показан общий вид узла крепления обтекателя.

Узел крепления содержит металлический шпангоут 1, который известными способами крепится к корпусу летательного аппарата 2. Шпангоут 1 соединен с керамическим обтекателем 3 по сопрягаемым поверхностям. По окружности шпангоута 1 выполнена кольцевая проточка 4, заполненная эластичным термостойким клеем 5, по центру которой выполнены крестообразные сквозные пазы 6, под углом 45° к продольной оси шпангоута, по краям и в центре пересечения крестообразных пазов 6 имеются сквозные отверстия 7. В части шпангоута 1, обращенного в сторону обтекателя 3 выполнены компенсаторы теплового расширения 8 в виде осевых сквозных дополнительных пазов 9 с отверстиями 10 с образованием цанговых лепестков 11, непосредственно контактирующих своей наружной поверхностью с внутренней поверхностью обтекателя 3. Крестообразные пазы 6 и компенсаторы теплового расширения размещены поочередно и равномерно по окружности шпангоута 1, причем расстояние между двумя соседними крестообразными пазами составляет не более 2-3 размеров ширины дополнительного паза 9. Диаметр отверстий 7 в центре пересечения пазов 6 по меньшей мере больше в два раза чем по краям.

Устройство работает следующим образом.

При сборке в кольцевую проточку 4 в крестообразные пазы 6 и на торцевую рабочую поверхность шпангоута 1 равномерно наносят слой эластичного термостойкого клея 5. На шпангоут 1 надевают обтекатель 3. Торец шпангоута 1, обращенный в сторону обтекателя 3, представляет собой пружинящую разжимную втулку с цанговыми лепестками 11, которые устанавливаются с небольшим натягом, и деформируясь непосредственно контактируют с внутренней поверхностью обтекателя 3, центрируя его. При этом продольная ось обтекателя 3 и шпангоута 1 совпадают. В процессе полета происходит нагрев обтекателя 3 и шпангоута 1. Из-за разности радиальных и осевых деформаций эластичный термостойкий клей 5 изменяет свою вязкость и его излишки выдавливаются через пазы 6 и в отверстия 7. Поскольку в процессе полета обтекатель испытывает высокочастотные крутильные колебания, направленные по касательной под углом ±45° к его продольной оси, то термостойкий клей 5 свободно перемещается вдоль крестообразных сквозных пазов 6, которые ориентированы именно под такими же углами. Центральные отверстия 7 больше по размерам, поскольку в них при неблагоприятных условиях может перемещаться клей 5 сразу из четырех пазов 6. Компенсаторы теплового расширения 8 при изменении температуры не допускают коробления цанговых лепестков 11 за счет изменения ширины дополнительных пазов 9. Цанговые лепестки 11 сохраняют свою работоспособность и подпружинивают обтекатель 3, сохраняя его соосность по отношению к шпангоуту 1 и летательному аппарату в целом, что исключает срыв и разрушение обтекателя 3, обеспечивая высокую надежность соединения. Расстояние между двумя соседними крестообразными пазами 6 составляет не более 2-3 размеров ширины дополнительного паза 9, что не приводит к увеличению сил радиального распора и зависит от температуры нагрева соединения и консистенции клея.

Формула изобретения

Узел крепления обтекателя с корпусом летательного аппарата, содержащий металлический шпангоут, соединенный с керамическим обтекателем слоем эластичного термостойкого клея, отличающийся тем, что по окружности шпангоута выполнена кольцевая проточка, заполненная эластичным термостойким клеем, по центру которой выполнены крестообразные сквозные пазы под углом 45° к продольной оси шпангоута, по краям и в центре пересечения пазов имеются сквозные отверстия, при этом в части шпангоута, обращенной в сторону обтекателя, выполнены компенсаторы теплового расширения в виде осевых сквозных дополнительных пазов с отверстиями, с образованием цанговых лепестков, непосредственно контактирующих своей наружной поверхностью с внутренней поверхностью обтекателя, причем крестообразные пазы и компенсаторы теплового расширения размещены поочередно и равномерно по окружности шпангоута.

Изобретение "УЗЕЛ КРЕПЛЕНИЯ ОБТЕКАТЕЛЯ С КОРПУСОМ ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА" (Рогов В.А., Рогова А.В., Никифорова Т.В.) отмечено юбилейной наградой (25 лет Российской Академии Естествознания)
Медаль Альфреда Нобеля

Оформление наградных документов и заказ каталога