УЗЕЛ КРЕПЛЕНИЯ ОБТЕКАТЕЛЯ С КОРПУСОМ ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА
ASSEMBLY FOR ATTACHMENT OF COWLING TO AIRCRAFT AIRFRAME

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.