ВРАЩАЮЩИЙСЯ ОБТЕКАТЕЛЬ АНТЕНН НА САМОЛЕТЕ
ROTATING ANTENNA DOME ON AIRCRAFT

Предлагаемое изобретение относится к авиационной технике, а именно к самолетам дальнего радиолокационного обнаружения (ДРЛО).
Известны конструкции обтекателей по патентам: US 2980909 «Неподвижный обтекатель на пилоне с вращающейся внутри него антенной» H01Q 1/28, US 3656164 «Убирающаяся самолетная антенна с радиопрозрачным обтекателем для сканирования» H01Q 1/28, US 3045236 «Вращающиеся обтекатели для самолета» НКИ 343-705, US 3026516 «Вращающийся обтекатель на пилоне самолета» НКИ 343-705, журнал «Итоги науки и техники». Авиастроение, Том 1 «Современные самолеты США и стран Западной Европы», Москва 1973 г., стр.80, 3.1.2. Самолет - летающий пункт командования ПВО США Boeing AWACS и Том 2 часть I, Москва 1976 г., стр.99.
Все эти обтекатели антенн в зависимости от назначения, места расположения, подвижности (вращения) или неподвижности относительно конструкции самолета имеют различные варианты опор и свои конструктивные недостатки, а также недостатки по технологии изготовления и сборке, монтажу и удобству обслуживания в эксплуатации, по рациональности расположения и форме элементов конструкции, по компактности.
За аналог принимаем «Вращающиеся обтекатели для самолета» US №3045236 НКИ 343-705, где антенна размещается внутри обтекателя неподвижно относительно него. Обтекатель вращается вместе с антенной в подшипниках, установленных в нижней части фюзеляжа на полу, в верхней части фюзеляжа на панели верхней обшивки и в пилоне. Но в этом изобретении обтекатель опирается на один пилон и коммуникации проходят через вал. Конструкция отличается от заявленной компоновки. Заявляемый обтекатель опирается на два пилона со значительным количеством коммуникаций: семь волноводов, кабели и вал привода механизма вращения. По компоновке опора на пилонах и подшипник механизма вращения расположены в объеме обтекателя.
Так как предлагаемый обтекатель опирается на два пилона и расположен высоко над фюзеляжем, то наиболее близким, выбранным за прототип является описанный в журнале «Итоги науки и техники», Авиастроение, Том 1 Современные самолеты США и стран Западной Европы, Москва, 1973 г., стр.80 самолет Боинг 707-320 В с вращающимся обтекателем антенн, установленным над фюзеляжем за крылом на двух пилонах.
Указанный обтекатель, как и ранее перечисленные, имеет недостатки в конструкции опоры центрального узла обтекателя в части схемы размещения силовых элементов конструкции, воспринимающих значительные нагрузки (250-300 тонн в нашем случае) от конструкции обтекателя на механизм вращения и далее на пилоны.
Технической задачей предлагаемого изобретения является создание прочной, надежной и удобной в эксплуатации конструкции силового центрального узла обтекателя, технологичного в изготовлении и сборке, компактного при минимальном весе, обеспечивающего при этом высокий ресурс летательного аппарата и возможность расположения коммуникаций, осмотра и контроля целостности силовых элементов и оборудования.
Технический результат достигается тем, что во вращающемся обтекателе антенн на самолете, установленном на двух пилонах на фюзеляже самолета, содержащем металлический кессон, две радиопрозрачные секции и механизм вращения в объеме обтекателя в средней части кессона выполнен центральный узел - силовой куб.
Силовой куб состоит из верхней и нижней панелей обшивок кессона, двух лонжеронов и двух силовых нервюр. В силовом кубе соосно с обтекателем установлен главный опорный элемент обтекателя - восьмигранник. Четыре вертикальные грани восьмигранника, расположенные параллельно стенкам лонжеронов и нервюр кессона, закреплены к вертикальным балкам, установленным на лонжеронах и силовых нервюрах кессона. Восьмигранник, полый внутри, ограничен верхним и нижним фланцами, подкрепленными ребрами жесткости, имеющимися на каждой грани и соединенными наружными от граней полками со стенками лонжеронов и нервюр фитингами. Внутренние полки фланцев имеют выполненные по кругу кромки эквидистантно расположению элементов крепления нижнего фланца к подшипнику механизма вращения. Крепление расположено между ребрами жесткости.
Предлагаемая схема конструкции центрального узла вращающегося обтекателя антенн объединяет все несущие элементы в интегральную конструкцию, сводящую все нагрузки и концентрирующую их на опорный элемент, передающий эти нагрузки равномерно, распределяя их на подшипник механизма вращения.
Сопоставительный анализ предлагаемого изобретения с выявленными аналогами показывает, что оно обладает новизной, изобретательским уровнем и промышленной применимостью.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется кратким описанием и прилагаемыми чертежами, где:
на фиг.1 показан общий вид самолета с обтекателем антенн на пилонах;
на фиг.2 показан центральный узел обтекателя с разрезом по кессону;
на фиг.3 показан общий вид обтекателя с поперечным разрезом по оси симметрии обтекателя;
на фиг.4 показана модель восьмигранника, установленного на механизм вращения обтекателя;
на фиг.5 показан вид сверху на модель силового куба вращающегося обтекателя антенн;
на фиг.6 показано крепление восьмигранника.
Вращающийся обтекатель 1 на пилонах 2 (фиг.1) установлен на фюзеляже за крылом самолета.
Вращающийся обтекатель антенн на самолете имеет форму эллипсоида и состоит из металлической средней части - кессона 3 и двух стеклопластиковых секций 4 и 5 (фиг.2).
Центральный узел, представляющий собой силовой куб, расположенный в центре кессона 3 состоит из двух лонжеронов 6 и 7, двух силовых нервюр 8, 9 (фиг.5) и панелей обшивок кессона - верхней 10 и нижней 11 (фиг.3).
На лонжеронах 6, 7 и нервюрах 8, 9 установлены попарно вертикальные балки 12.
В середине силового куба соосно обтекателю 1 установлен восьмигранник 13 - основной опорный элемент обтекателя 1.
Восьмигранник 13 - крупногабаритная цельная деталь - полый внутри, ограничен сверху и снизу горизонтальными фланцами 14, которые в сочетании с вертикальными гранями 15 в сечении представляют собой двутавр. Грани 15 и фланцы 14 подкреплены вертикальными ребрами жесткости 16. Четырьмя гранями 15, параллельными лонжеронам 6, 7 и нервюрам 8, 9, восьмигранник 13 крепится к балкам 12, а фланцы 14 соединены фитингами 17 со стенками лонжеронов 6 и 7 и нервюр 8 и 9. Нижним фланцем 14 восьмигранник сопрягается с подшипником 18 механизма вращения 19 и крепится к нему, например болтовыми соединениями 20. Подшипник 18 устанавливается на опоре 21 пилонов 2 обтекателя 1.
Полость восьмигранника 13 дает возможность проводки всех необходимых коммуникаций из фюзеляжа через пилоны 2 и опору 21 в обтекатель 1.
На фиг.5 представлен силовой куб, где расположены все основные силовые элементы, воспринимающие высокие нагрузки и объединяющие в единую интегральную систему, собранную в конечном счете в уникальную для авиатехники опорную основу обтекателя 1 крупногабаритную деталь - восьмигранник 13, с помощью которой и решается задача объединения всех сил и равномерное их распределение на болтовые соединения 20 с подшипником 18 и передачу этих сил далее через подшипник 18 на опору 21 пилонов 2, замыкаемые на фюзеляже.
Технико-экономическая эффективность предлагаемой конструкции центрального узла вращающегося обтекателя антенн на самолете выражается в рациональности интегральной схемы расположения, группирования силовых элементов, определения их размеров и формы в зависимости от нагрузок и в объединении всех составляющих звеньев в одну компактную опорную деталь оптимальной формы, близкой к кругу (т.е. к контуру опорного подшипника). Это дает положительный эффект восприятия и передачи сил по кратчайшему расстоянию от лонжеронов 6, 7 и нервюр 8, 9 к граням восьмигранника 15 и от граней восьмигранника 15 к болтам крепления 20 через фланец 14 к подшипнику 18 механизма вращения 19. Эта система, наряду с конструктивными достижениями, обладает способностью нести высокие знакопеременные нагрузки, технологична в изготовлении и сборке, удобна при монтаже-демонтаже обтекателя и составляющих элементов, в обслуживании механизма вращения, коммуникаций, осмотра и контроля силовых элементов конструкции в эксплуатации.
Таким образом, центральный узел обтекателя 1 - силовой куб, имея минимальные размеры, определенные формой восьмигранника, габаритами подшипника 18 механизма вращения 19 и прочностью, выполнен как рациональная компактная конструкция, способная выдерживать высокие знакопеременные нагрузки при минимальном весе и обеспечить при этом высокий заданный ресурс самолета.
Центральный узел обтекателя 1 является универсальной конструкцией, а восьмигранник - универсальным опорным элементом обтекателя. Они могут использоваться (и используются) на других модификациях самолета для аналогичных обтекателей или других агрегатов, которые необходимо установить на пилонах на самолете.
Конструкция предлагаемого центрального узла обтекателя с восьмигранником технологична в изготовлении, сборке и в эксплуатации и обеспечивает удобство в обслуживании механизма вращения, его привода и коммуникаций, а также подходы для контроля силовых элементов и соединений. Через полости в восьмиграннике 13 и в опоре 21 пилонов 2 обеспечивается вентиляция обтекателя.
На предлагаемое изобретение выпущены рабочие чертежи. Изготовлен опытный образец для дальнейших испытаний.