ХВОСТОВАЯ ЧАСТЬ САМОЛЕТА И СПОСОБ ЕЕ СБОРКИ
AIRCRAFT TAIL AND METHOD OF ITS ASSEMBLY

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к хвостовой части самолета, двигатели которого установлены на фюзеляже.
Уровень техники
Для выполнения такой хвостовой части самолета в известных решениях было предложено устанавливать стойку крепления между фюзеляжем и каждым из двигателей. В такой компоновке стойку крепят непосредственно на фюзеляже. Для обеспечения удовлетворительной передачи тягового усилия в направлении фюзеляжа указанная стойка, поддерживающая ее часть фюзеляжа, а также крепежные средства, расположенные между этими элементами, должны иметь большие размеры. Это приводит к увеличению лобового сопротивления, что снижает аэродинамические характеристики самолета в целом.
Другое решение состоит в использовании опорной конструкции двигателей, проходящей через фюзеляж и внутреннее пространство самолета, ограниченное этим фюзеляжем. В зоне прохождения опорной конструкции через два отверстия в фюзеляже эту конструкцию накладывают и крепят на фюзеляже при помощи множества болтов или аналогичных крепежных элементов.
Хотя это решение по сравнению с описанным выше позволяет несколько уменьшить интенсивность усилий, передаваемых на фюзеляж в зоне каждого из двух отверстий, в частности усилий, направленных вдоль опорной конструкции, тем не менее, ему присущ один существенный недостаток. Так, трудно осуществлять сборку и разборку, главным образом, из-за необходимости пропускать через два противоположных отверстия в фюзеляже одну опорную конструкцию для поддержки двигателей.
Раскрытие изобретения
Задача изобретения заключается в по меньшей мере частичном устранении вышеупомянутого недостатка известной конструкции.
Поставленная задача решена в хвостовой части самолета, содержащей фюзеляж, ограничивающий внутреннее пространство самолета, по меньшей мере два двигателя и опорную конструкцию для двигателей, проходящую через фюзеляж через образованные в нем первое и второе отверстия, расположенные с каждой стороны от вертикальной центральной плоскости самолета, при этом упомянутая опорная конструкция имеет первый и второй противоположные концы, каждый из которых выступает наружу из фюзеляжа соответственно с каждой стороны от вертикальной центральной плоскости и несет на себе один из упомянутых двигателей.
Согласно изобретению опорная конструкция состоит из первой и второй полуконструкций, которые проходят через первое и второе отверстия в фюзеляже, соответственно, причем эти полуконструкции собраны вместе так, чтобы можно было их разобрать в упомянутом внутреннем пространстве.
Такая компоновка позволяет существенно упростить сборку и разборку опорной конструкции двигателей, поскольку она состоит из двух отдельных полуконструкций, собранных друг с другом с возможностью разъединения. Таким образом, манипуляции с каждой из подобных полуконструкций могут осуществляться независимо друг от друга во время сборки/разборки, что упрощает работу сборщиков. В частности, каждая из опорных полуконструкций проходит лишь через одно отверстие в фюзеляже, что заметно упрощает работу сборщиков как при первоначальной сборке, так и при замене опорной конструкции.
Кроме этого, при сборке на конце каждой из полуконструкций, перед тем как она вставляется в соответствующее отверстие в фюзеляже, может быть установлен двигатель, после чего она соединяется с другой полуконструкцией. Это еще более упрощает сборку по сравнению с решениями, в которых используется один конструктивный элемент, поскольку в последнем случае установка двигателей на подобную конструкцию возможна лишь после размещения конструкции на фюзеляже.
Разумеется, подобное преимущество также относится и к отсоединению опорной конструкции от двигателей при условии, что каждый двигатель устанавливается уже присоединенным к соответствующей опорной полуконструкции.
Наконец, как это будет рассмотрено далее, другое преимущество, обеспечиваемое наличием двух полуконструкций, заключается в возможности их наклона относительно друг друга, что хорошо видно на виде спереди.
Предпочтительно внутренний конец первой полуконструкции расположен с противоположной стороны от ее первого конца, а внутренний конец второй полуконструкции расположен с противоположной стороны от ее второго конца, при этом два упомянутых внутренних конца соединены друг с другом так, что они могут быть разобраны внутри внутреннего пространства фюзеляжа путем разъединения соединительных средств, проходящих через центральную вертикальную плоскость. При подобном исполнении две опорные полуконструкции предпочтительно расположены симметрично относительно вертикальной центральной плоскости, в которой они соединены. Тем не менее две полуконструкции могут быть соединены и в другой плоскости.
Предпочтительно соединительные средства являются болтами и/или срезными штифтами.
Предпочтительно первая и вторая полуконструкции при виде спереди проходят по существу вдоль первого и второго направлений с наклоном относительно друг друга, так что они по существу расположены в виде буквы V. В этом случае острие V может находиться, а может и не находиться на продольной оси самолета. Согласно одному из предпочтительных вариантов осуществления острие V направлено вниз и находится над продольной осью самолета.
В целом, предпочтительно, чтобы упомянутая V имела плоскости симметрии, совпадающую с вертикальной центральной плоскостью.
Кроме этого, предпочтительно опорная конструкция выполнена так, что при виде спереди для каждой полуконструкции:
- острый угол (v) между горизонтальной центральной плоскостью фюзеляжа и линией, соединяющей продольную центральную ось фюзеляжа с продольной осью двигателя, был более 25°;
- острый угол (w) между направлением, в котором проходит полуконструкция, и направлением, перпендикулярным фюзеляжу в месте прохождения этой полуконструкции, не превышал 20°.
Поскольку конструкция допускает свободу расположения острия V, а также свободу задания значений угла упомянутой V, в действительности возможно при задании угла (v) скорректировать два вышеупомянутых параметра V для получения положительного угла (w), т.е. при достаточно малом значении не создавать значительных аэродинамических возмущений. В качестве напоминания следует отметить, что в известных решениях с единственной опорной конструкцией, расположенной горизонтально, угол (v) не только ограничен высотой фюзеляжа, но, более того, угол (w) превышает угол (v). Это создает определенные ограничения, поскольку слишком большой угол (w), свидетельствующий о близком расстоянии между фюзеляжем и опорной конструкцией, приводит к необходимости использования аэродинамического обтекателя между ними для уменьшения аэродинамических возмущений. Таким образом, V-образная конфигурация позволяет за счет уменьшения угла (w) отказаться от использования подобного дополнительного обтекателя, поскольку аэродинамические возмущения становятся некритичными. В целом становится возможным оптимизировать угол (w) за счет использования аэродинамических критериев и, в частности, избежать неудобств, связанных с использованием аэродинамического обтекателя типа «зализ».
Предпочтительно первая полуконструкция соединена с первой рамой, образующей первое фюзеляжное отверстие, посредством первых крепежных средств, а вторая полуконструкция соединена со второй рамой, образующей второе фюзеляжное отверстие, посредством вторых крепежных средств.
Предпочтительно каждое из упомянутых первых и вторых крепежных средств содержит по меньшей мере одно упругое соединение. Соединение подобного типа изготавливается, например, с одним или несколькими амортизирующими элементами, а поскольку элементы изготавливаются из упругодеформируемого полимерного материала, например из эластомера или резины, то он предпочтительно позволяет гасить вибрации, а следовательно, изолирует фюзеляж от двигателя при возникновении возможных вибраций. Кроме этого, низкий уровень воздействующих усилий, а также низкая окружающая температура за счет удаленности от двигателя, являются двумя критериями, способствующими использованию подобных амортизирующих элементов. Наконец, использование подобных амортизирующих элементов позволяет предотвратить во время сборки возможные проблемы с допусками, вызванными статической неопределимостью узла, когда она имеется.
Как вариант, можно использовать амортизирующие элементы пружинного типа.
Предпочтительно каждая из упомянутых первой и второй полуконструкций в целом имеет форму балки.
Средства крепления опорной конструкции двигателей в фюзеляже содержат не только вышеупомянутые первые и вторые крепежные средства, но также предпочтительно по меньшей мере и одну тягу восприятия усилий, первый конец которой закреплен на опорной конструкции, а противоположный конец установлен на фюзеляже на расстоянии от первого и второго отверстий.
Это позволяет свести к минимуму величину усилий, проходящих через рамы отверстий фюзеляжа, и уменьшить размеры этих отверстий. Действительно, часть усилий, идущих от двигателя и направленных в сторону фюзеляжа, больше не проходит через рамы отверстий фюзеляжа, а проходит через указанные тяги, основная функция которых заключается в том, чтобы обеспечивать прохождение усилий к удаленным от отверстий точкам фюзеляжа. В результате значительно уменьшается концентрация напряжений в рамах, ограничивающих отверстия в фюзеляже.
Кроме этого, для сведения к минимуму концентрации напряжений на опорных конструкциях двигателей у отверстий в фюзеляже предпочтительно, чтобы первая соединительная тяга была установлена на этой же опорной конструкции, на удалении от отверстий. За счет этого конструкция, подвергающаяся меньшему локальному напряжению, может иметь меньшие размеры и значительно меньший вес.
Предпочтительно соединительная тяга восприятия усилий наклонена относительно вертикального направления самолета, что хорошо видно при взгляде вдоль его продольного направления. Это позволяет ей передавать усилия в направлении, по меньшей мере одна из составляющих которых направлена поперечно продольному направлению самолета. Действительно, эти поперечные усилия сложнее всего поддаются восприятию, если первое и второе крепежные средства находятся в отверстиях фюзеляжа, поэтому вышеупомянутое расположение соединительной тяги решает эту проблему.
Предпочтительно используются две тяги восприятия усилий, расположенные симметрично относительно центральной вертикальной плоскости летательного аппарата. Такая симметрия обеспечивает определенную компенсацию при восприятии тяговых усилий, проходящих через соединительные тяги, которые предпочтительно расположены в поперечной плоскости летательного аппарата, но как вариант могут быть наклонены относительно данной плоскости. Кроме того, можно использовать более двух тяг.
Предпочтительно опорная конструкция по существу имеет V-образную форму, а две указанные тяги восприятия усилий образуют вместе по существу форму буквы V, перевернутую относительно V-образной формы конструкции крепления.
Предпочтительно противоположные концы двух соединительных тяг установлены по существу в одной и той же точке фюзеляжа, которая расположена на центральной вертикальной плоскости летательного аппарата. Разумеется, они также могут быть установлены и в двух разных точках фюзеляжа.
Предпочтительно на концах каждой из соединительных тяг восприятия усилий имеются шарниры.
Предпочтительно каждая из соединительных тяг восприятия усилий установлена выше упомянутой опорной конструкции, хотя допустим и обратный вариант.
Кроме того, первые крепежные средства могут содержать по меньшей мере один запорный элемент для упомянутой опорной конструкции, подверженный сжатию, когда он опирается одной стороной на первую раму, а другой стороной - на опорную конструкцию. При этом и вторые крепежные средства могут содержать по меньшей мере один запорный элемент для упомянутой опорной конструкции, подверженный сжатию, когда он опирается одной стороной на вторую раму, а другой стороной - на опорную конструкцию.
В такой конструкции в первых и во вторых крепежных средствах, по меньшей мере частично, используются запорные элементы болтового или аналогичного типа, которые работают на сжатие, а не на растяжение, как обычные элементы из известных решений.
Это упрощает установку указанных запорных элементов, поскольку они могут быть расположены полностью в отверстиях фюзеляжа, не проходя через рамы или опорные конструкции для поддержания двигателей. Кроме этого, эти запорные элементы могут иметь меньший вес и себестоимость, а также, что самое главное, быть лишь незначительно или вообще не подверженными усталостным нагрузкам, что увеличивает срок их службы по сравнению с ранее использовавшимися крепежными средствами.
Предпочтительно каждые из упомянутых первых и вторых крепежных средств содержат по меньшей мере два подверженных сжатию запорных элемента опорной конструкции в двух разных направлениях, например, по существу ортогональных друг другу.
В целом каждый из подверженных сжатию запорных элементов передает усилие на соответствующую сторону конструкции, что заставляет сторону, противоположную данной конкретной стороне, прижиматься к противоположной ей стороне рамы. Таким образом, использование запорных элементов, подверженных сжатию в двух разных направлениях в центральной плоскости каждого отверстия, соответственно, достаточно для поддержания конструкции относительно рамы отверстия во всех направлениях относительно центральной плоскости отверстия в фюзеляже.
Следует отметить, что распределение нагрузки между рамой и упомянутой противоположной стороной опорной конструкции может осуществляться при непосредственном взаимодействии или без него. Например, между этими двумя элементами могут быть вставлены амортизирующие средства.
Предпочтительно каждый запорный элемент опирается на опорную конструкцию и/или сопряженную с ней раму через амортизирующий элемент. Это позволяет добиться, как отмечалось выше, определенной податливости первого и второго крепежных средств, снижая вибрацию в фюзеляже. Другими словами, амортизирующие элементы, предпочтительно изготовленные из упругодеформируемого полимерного материала, например из эластомера или резины, позволяют гасить вибрации и, следовательно, обеспечивают изоляцию фюзеляжа от двигателя при возникновении возможных вибраций. Как вариант, могут использоваться другие амортизирующие элементы, например пружинного типа.
Предпочтительно каждый запорный элемент имеет средства регулировки зазоров между двумя его несущими поверхностями, опирающимися на опорную конструкцию и на раму, соответственно. Такое выполнение позволяет не только упрощать установку подобных запорных элементов в отверстии, но также и предварительно нагружать их до заданного значения.
Предпочтительно каждый запорный элемент имеет форму сжатого стержня, поддерживающего две противоположные опорные поверхности.
Предпочтительно каждое из упомянутых первых и вторых крепежных средств содержит запорные элементы, опирающиеся по меньшей мере на две стороны опорной конструкции, а также по меньшей мере один вспомогательный амортизирующий элемент, вставленный между другой стороной опорной конструкции и второй рамой. Предпочтительно каждый вспомогательный амортизирующий элемент идентичен или аналогичен описанному выше амортизирующему элементу, предназначенному для использования в запорных элементах.
Еще более предпочтительно, чтобы у опорной конструкции, а также у первой и второй рам имелись по четыре стороны, образующие в сечении вдоль сопрягаемой центральной плоскости отверстия, по существу четырехугольник, при этом и первое, и второе крепежные средства содержат запорные элементы, опирающиеся на две соединенные стороны упомянутой опорной конструкции, а также вспомогательные амортизирующие элементы, вставленные между двумя другими соединенными сторонами упомянутой опорной конструкции и рамой.
Вспомогательные амортизирующие элементы позволяют предотвращать непосредственное соприкосновение опорной конструкции с рамами, даже если подобные непосредственные соприкосновения допустимы. Если подобные амортизирующие элементы и вспомогательные амортизирующие элементы не используются, то в этом случае между опорной конструкцией и рамами образуется так называемое жесткое соединение.
Кроме того, согласно предпочтительному альтернативному варианту осуществления изобретения, когда используются амортизирующие элементы и вспомогательные амортизирующие элементы, предпочтительно, чтобы отдельные или каждый из подобных элементов мог сжиматься лишь до определенной степени, после чего дальнейшее сжатие прекращается за счет жесткого контакта между конструкцией и рамой.
Изобретение также относится к способу сборки описанной выше хвостовой части самолета, включающему следующие этапы, на которых:
- устанавливают первую полуконструкцию, перемещая ее так, чтобы при прохождении ее через первое отверстие в фюзеляже ее внутренний конец был направлен вперед по направлению движения;
- устанавливают вторую полуконструкцию, перемещая ее так, чтобы при прохождении ее через второе отверстие в фюзеляже ее внутренний конец был направлен вперед по направлению движения;
- собирают внутренний конец первой полуконструкции с внутренним концом второй полуконструкции.
Другие особенности и преимущества изобретения станут более понятны из дальнейшего подробного описания со ссылкой на чертежи.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 схематично показана хвостовая часть летательного аппарата согласно одному из предпочтительных вариантов осуществления изобретения, вид в перспективе;
на фиг.2 более детально показана хвостовая часть летательного аппарата, изображенного на фиг.1, при этом средства крепления опорной конструкции двигателей на фюзеляже условно не показаны, вид в поперечном сечении;
на фиг.2а схематично показан процесс сборки хвостовой части, изображенной на фиг.1 и 2;
на фиг.3 показаны первые и вторые крепежные средства, крепящие опорную конструкцию двигателей в рамах, образующих отверстия в фюзеляже, при этом первые и вторые крепежные средства имеют форму согласно первому варианту осуществления изобретения, данная фигура также соответствует сечению по III-III, показанной на фиг.4;
на фиг.4 - сечение по IV-IV на фиг.3;
на фиг.5 - то же, что на фиг.3, но при этом средства крепления опорной конструкции на фюзеляже дополнены по меньшей мере одной тягой восприятия усилий;
на фиг.5а показан первый альтернативный вариант компоновки, показанной на фиг.5;
на фиг.5b показан второй альтернативный вариант компоновки, показанной на фиг.5;
на фиг.6 - то же, что на фиг.3, но при этом первые и вторые крепежные средства имеют форму согласно второму варианту осуществления изобретения, данная фигура также соответствует сечению по VI-VI на фиг.7;
на фиг.7 - сечение по VII-VII на фиг.6;
на фиг.8 - первая опорная полуконструкция, показанная на фиг.6 и 7, вид в перспективе;
на фиг.9 - то же, что на фиг.6, но при этом первые и вторые крепежные средства имеют форму согласно третьему варианту осуществления изобретения, данная фигура также соответствует сечению по IX-IX на фиг.10;
на фиг.10 - сечение по Х-Х на фиг.9;
на фиг.11 схематично показан один из запорных элементов первых крепежных средств, изображенных на фиг.9 и 10, вид в сечении;
на фиг.12 схематично изображены вспомогательные амортизирующие элементы первых крепежных средств, показанных фиг.9 и 10, вид в сечении;
на фиг.13 - то же, что на фиг.3, но при этом первые и вторые крепежные средства имеют форму согласно четвертому варианту осуществления изобретения;
на фиг.14 показана первая опорная полуконструкция, изображенная на фиг.13, вид в перспективе.
Осуществление изобретения
На фиг.1 показана хвостовая часть самолета согласно одному из предпочтительных вариантов осуществления изобретения.
В дальнейшем продольное направление летательного аппарата, параллельное продольной оси 2 этого летательного аппарата, будет условно обозначено буквой X, направление, поперечное по отношению к летательному аппарату, будет обозначено буквой Y, а вертикальное направление или направление высоты обозначено буквой Z. Эти три направления X, Y и Z взаимно ортогональны.
Термины «передний» и «задний» следует рассматривать относительно направления движения летательного аппарата под действием тяги, создаваемой двигателями, и это направление схематично показано стрелкой 4.
Хвостовая часть 1 летательного аппарата содержит фюзеляж 6, имеющий в сечении, по существу, круглую, эллиптическую или аналогичную форму, через центр которого проходит продольная ось 2 и который ограничивает внутреннее пространство летательного аппарата 8.
Кроме этого, хвостовая часть летательного аппарата снабжена по меньшей мере двумя двигателями 10, расположенными с каждой стороны от вертикальной центральной плоскости Р, проходящей через ось 2. Согласно предпочтительному варианту осуществления используются два двигателя 10, по одному с каждой стороны фюзеляжа 6, эти двигатели могут быть турбореактивными, турбовинтовыми или другими типами двигателей. Продольная ось 12 каждого из них проходит, по существу, параллельно направлению X.
Для осуществления подвески двигателей используется опорная конструкция 14, предпочтительно расположенная в поперечной плоскости, причем согласно изобретению она проходит через внутреннее пространство 8, а также фюзеляж и два имеющиеся в нем отверстия. Части этой конструкции 14, отстоящие в боковом направлении от плоскости Р и выступающие наружу от фюзеляжа, закрыты аэродинамическими обтекателями 16, как это показано на фиг.1.
В частности, со ссылкой на фиг.2, можно заметить, что опорная конструкция 14 проходит через фюзеляж 6 через первое и второе образованные в нем отверстия, обозначенные позицией 18. Эти два отверстия 18 находятся с каждой стороны от вертикальной центральной плоскости Р и расположены симметрично относительно нее, причем вертикальная центральная плоскость Р является, по существу, плоскостью симметрии для всей хвостовой части самолета.
У опорной конструкции 14 имеются первый и второй противоположные концы, оба обозначены позицией 20, каждый из которых выступает наружу от фюзеляжа, соответственно с каждой стороны от плоскости Р и поддерживает один из двигателей 10.
Каждый конец 20, таким образом, можно сравнить с жесткой конструкцией стойки крепления, например аналогичной или идентичной по конструкции известным стойкам, используемым для подвески двигателей под крылом, обеспечивающих передачу тяговых усилий на конструкцию летательного аппарата.
Одна из особенностей данного изобретения заключается в устройстве опорной конструкции 14 двигателей. На самом деле упомянутая конструкция состоит из первой и второй полуконструкций, обе обозначены позициями 22 и проходят через первое и второе отверстия в фюзеляже 18, 18, соответственно.
Кроме этого они соединены друг с другом так, что их можно разобрать внутри внутреннего пространства 8. Для этого у первой полуконструкции 22 имеется внутренний конец 24, расположенный на противоположной стороне от первого конца 20, а у второй полуконструкции 22 имеется другой внутренний конец 24, расположенный на противоположной стороне от второго конца 20, два внутренних конца 24, 24, следовательно, соприкасаются и соединены друг с другом при помощи болтов и срезных штифтов таким образом, что их можно разобрать во внутреннем пространстве 8.
Предпочтительно сочленение между двумя полуконструкциями 22, 22 осуществляется в плоскости Р, где находится крепежное соединение, поэтому болты и/или штифты пересекаются плоскостью Р. В целом данная плоскость образует плоскость симметрии для опорной конструкции 14 двигателей, имеющей, по существу, V-образную форму, как это показано на виде спереди на фиг.2.
Первая полуконструкция 22, расположенная на фиг.2 слева, наклонена относительно направления Y и поднимается вверх, на расстоянии от плоскости Р, также как и вторая полуконструкция 22, расположенная на фиг.2 справа, которая также наклонена относительно направления Y и поднимается вверх, на расстоянии от плоскости Р. Первая полуконструкция 22, таким образом, проходит вдоль первого направления 28а, расположенного под наклоном относительно направлений Y и Z в поперечной плоскости, тогда как вторая полуконструкция 22 проходит вдоль второго направления 28b, также расположенного под наклоном относительно направлений Y и Z в той же поперечной плоскости.
Каждая из полуконструкций 22, 22 имеет форму короба или балки, проходящей, по существу, прямолинейно в соответствующем направлении 28а, 28b от внутреннего конца 24, расположенного в плоскости Р, к противоположному концу 20, 20, поддерживающему один из двигателей 10.
Согласно предпочтительному варианту осуществления V, образуемая конструкцией 14, раскрывается вверх, а ее острие расположено над продольной осью 2. Свобода расположения острия V, а также свобода при задании значений угла V позволяют наилучшим образом адаптировать конструкцию для разных нагрузок и, в частности, позволяют наилучшим образом уменьшать аэродинамические возмущения, возникающие у внешних частей полуконструкций 22, 22.
На самом деле опорная конструкция сконструирована таким образом, чтобы при виде спереди у каждой полуконструкции:
- острый угол (v) между горизонтальной центральной плоскостью фюзеляжа Р' и прямой 32, соединяющей ось 2 фюзеляжа с продольной осью 12 двигателя, был больше 25°; а
- острый угол (w) между направлением 28а, 28b, в котором проходит упомянутая полуконструкция, и направлением 34, перпендикулярным фюзеляжу на уровне прохода упомянутой полуконструкции, был меньше 20°.
Данное относительно большое значение угла (v) позволяет устанавливать двигатели на необходимой высоте относительно фюзеляжа, например оси 12 двигателей проходят в горизонтальной плоскости ближе к верхнему краю фюзеляжа, тогда как относительно небольшое значение угла (w), регулирующее зазор между фюзеляжем и каждой из полуконструкций, позволяет отказаться от использования дополнительных аэродинамических обтекателей.
Описанная выше компоновка обеспечивает легкую сборку и разборку опорной конструкции 14. Со ссылкой на фиг.2а, где схематично показан способ сборки хвостовой части летательного аппарата 1, можно заметить, что подобный способ включает в себя этап установки первой полуконструкции 22 путем ее перемещения таким образом, чтобы она проходила через первое отверстие 18 в фюзеляже своим внутренним концом 24, направленным вперед по направлению движения 36а, соответствующему, например, первому направлению 28а, в котором упомянутая первая полуконструкция будет расположена после установки.
Одновременно или последовательно с этим осуществляется этап установки второй полуконструкции 22 путем ее перемещения таким образом, чтобы она проходила через второе отверстие 18 в фюзеляже своим внутренним концом 24, направленным вперед по направлению движения 36b, соответствующему, например, второму направлению 28b, в котором подобная вторая полуконструкция будет расположена после установки.
Для того чтобы упростить и ускорить способ сборки во время каждого из этих двух этапов двигатель 10 может быть уже установлен на внешнем конце 20 (не показан на фиг.2а).
Кроме этого, размеры внутренних концов 24, 24 выполнены таким образом, чтобы они проходили через соответствующие отверстия 18, 18 в фюзеляже предпочтительно даже в том случае, если они будут оснащены усилительными средствами, использующимися при сборке двух полуконструкций, такими как ребра жесткости или аналогичные средства. Как вариант, подобные усилительные средства могут быть установлены на внутренних концах 24, 24 лишь после того как они пройдут через отверстия 18, 18.
В целом в центральной плоскости отверстия отношение между высотой отверстия и высотой полуконструкции составляет от 1.3 до 2. Кроме этого, в этой же плоскости отношение между глубиной отверстия и глубиной полуконструкции в направлении Х составляет от 1.1 до 1.5.
Затем внутренний конец 24 первой полуконструкции 22 соединяется с внутренним концом 24 упомянутой второй полуконструкции 22 при помощи вышеупомянутых соединительных средств, ориентированных предпочтительно вдоль направления Y.
Для крепления фюзеляжа и опорной конструкции используются крепежные средства.
Первый предпочтительный вариант осуществления показан на фиг.3 и 4.
Указанные средства содержат первые крепежные средства, соединяющие первую полуконструкцию с первой рамой, образующей первое отверстие в фюзеляже, а также вторые крепежные средства, соединяющие вторую полуконструкцию со второй рамой, образующей второе отверстие в фюзеляже. Первые и вторые крепежные средства имеют, по существу, идентичную конструкцию и расположены симметрично относительно плоскости Р, поэтому ниже будут рассмотрены лишь первые средства.
Следует заметить, что первое отверстие 18, конструкция которого идентична или аналогична второму отверстию 18, выполнено путем образования прохода во внутренней обшивке 40а фюзеляжа, а также другого противоположного прохода во внешней обшивке 40b фюзеляжа. Данные два прохода соответственно образуют входной, а также выходной проемы отверстия 18.
Отверстие ограничено спереди передним шпангоутом 42 фюзеляжа, а сзади другим шпангоутом 42 фюзеляжа. Как показано на фиг.4, при проделывании отверстия 18 могут быть также прорезаны другие шпангоуты 42 фюзеляжа, расположенные между двумя указанными перегородками. Кроме этого, сверху отверстие ограничено верхней закрывающей поперечной балкой 44, предпочтительно проходящей в направлении Х по всей толщине фюзеляжа и соединяющей два передний и задний шпангоуты 42, 42. Аналогичным образом снизу отверстие 18 ограничено нижней закрывающей поперечной балкой 46, предпочтительно проходящей в направлении Х по всей толщине фюзеляжа и соединяющей два передний и задний шпангоуты 42, 42 фюзеляжа. Четыре элемента 42, 42, 44, 46 совместно образуют первую раму 50, ограничивающую отверстие 18.
Таким образом, в вертикальной плоскости, определяемой линией IV-IV на фиг.3, также как и в центральной плоскости отверстия, которую можно сравнить с плоскостью, расположенной ортогонально полуконструкции 22 и проходящей через отверстие, по существу, в середине его, между его входным и выходным проемами, рама 50 имеет форму четырехугольника, четыре стороны которого 42', 42', 44', 46' соответственно определяются вышеупомянутыми элементами 42, 42, 44, 46. В этих же плоскостях четыре стороны полуконструкции 22 также образуют четырехугольник, таким образом, что стороны полуконструкции 22 и отверстия расположены попарно напротив друг друга. В результате передняя сторона 52' полуконструкции расположена напротив передней стороны 42' рамы, задняя сторона 52' полуконструкции расположена напротив задней стороны 42' рамы, верхняя сторона 54' полуконструкции расположена напротив верхней стороны 44' рамы, а нижняя сторона 56' полуконструкции расположена напротив нижней стороны 46' рамы.
Первые крепежные средства, обеспечивающие монтаж первой полуконструкции 22 на первой раме 50, содержат множество болтов 53, расположенных, по существу, ортогонально направлению 28а полуконструкции 22 и находящихся в плоскостях YZ, позволяющие закрепить верхнюю сторону 54' на верхней стороне 44' рамы. Таким образом, один или несколько болтов, расположенных рядами, установлены в двух разных местах полуконструкции 22, разнесенных друг от друга вдоль направления X. Это позволяет обеспечивать восприятие сил вдоль направления, ортогонального направлению 28а, в плоскостях YZ, как это показано стрелками 58, 60. Другими словами, эти болты 53 обеспечивают восприятие усилий в центральной плоскости отверстия или в параллельной ей плоскости.
Аналогичным образом, первые крепежные средства содержат один или множество болтов 61, по существу ортогональных направлению 28а полуконструкции 22 и расположенных в одной или нескольких плоскостях XZ, позволяя закрепить переднюю сторону 52' на передней стороне 42' рамы. Таким образом, в полуконструкции 22 предпочтительно имеется болт 61, обеспечивающий восприятие усилий вдоль направления, ортогонального направлению 28а, в плоскости XZ, обозначенному стрелкой 62 на фиг.4. Другими словами этот болт 61 обеспечивает восприятие усилий в центральной плоскости отверстия или в параллельной ей плоскости, а более предпочтительно восприятие усилий вдоль оси X, в направлении которой расположен болт 61.
Как вариант, полуконструкция 22 может быть прижата к раме 50 иным образом, чем посредством ее передней 42' и верхней 44' сторон. На самом деле, предпочтительно прижимать упомянутую полуконструкцию 22 к двум смежным сторонам рамы, которые согласно одному из альтернативных вариантов осуществления являются нижней стороной 46' и задней стороной 42'.
Каждый из болтов 53, 61 или рядов болтов предпочтительно используются для образования гибкого соединения.
Это достигается, например, за счет использования одного или нескольких амортизирующих элементов, таких как элементы, изготовленные из упругого деформируемого полимерного материала, например из эластомера или резины, позволяющих гасить вибрации и, следовательно, изолировать фюзеляж от двигателя при возникновении возможных вибраций. Этот амортизирующий элемент в данном случае предпочтительно выполнен в виде эластомерного блока 64, сжимаемого между сторонами, собираемыми попарно 42', 52' и 44', 54', сжатие, возникающее в результате возникновения силы тяги, передаваемое на болт 53, 61, проходит через упомянутый блок при затягивающем усилии. Между тем, хотя данное решение является предпочтительным, благодаря обеспечиваемому им гашению вибрации, как вариант, не выходя за объем изобретения, можно также рассматривать жесткое и непосредственное взаимодействие между попарно собираемыми сторонами 42', 52' и 44', 54'.
На фиг.5 показан предпочтительный вариант осуществления, аналогичный только что описанному со ссылкой на фиг.3 и 4, в котором используются такие же первые и вторые крепежные средства. Между тем, средства крепления полуконструкций 22 на фюзеляже 6 дополнены наличием одной или нескольких соединительных тяг восприятия усилий. Это в целом позволяет свести к минимуму интенсивность усилий, проходящих через отверстия в раме 50, и уменьшить размер отверстий, по сравнению с тем, как это было ранее.
На изображенном варианте осуществления используются две тяги 66, расположенные симметрично относительно оси Р, у каждой из этих соединительных тяг имеется первый или нижний конец, расположенный на опорной полуконструкции 22, а также противоположный или верхний конец, закрепленный на фюзеляже, на расстоянии от отверстия 18.
Поскольку данные элементы расположены симметрично, то будет рассмотрена лишь левая соединительная тяга 66, показанная на фиг.5, т.е. та, которая дополняет первые крепежные средства.
Для сведения к минимуму концентрации напряжения в опорных полуконструкциях 22 у отверстия 18, предпочтительно, чтобы конец первой соединительной тяги был также закреплен на данной опорной конструкции, в стороне от отверстия, предпочтительно во внутреннем пространстве 8. Этот первый конец 8 предпочтительно шарнирно закреплен на полуконструкции 22, например, при помощи неподвижно соединенного с ней металлического элемента 68 крепления.
Затем она приближается к вертикальной центральной плоскости Р, в которой находится ее противоположный конец, закрепленный предпочтительно в верхней части фюзеляжа, как это показано. Соединение здесь также предпочтительно является шарнирного типа, с использованием металлического элемента 70 крепления или выступа на перегородке фюзеляжа, направленного в сторону внутреннего пространства.
Две тяги восприятия усилий, предпочтительно расположенные в поперечной плоскости, противоположные концы которых закреплены по существу в одной и той же точке плоскости Р на фюзеляже, совместно образуют перевернутую V относительно V-образной формы опорной конструкции 14.
Между тем положение и направление соединительных тяг могут быть при необходимости изменены. Например, соединительные тяги могут быть расположены снизу конструкции 14, а не сверху, как это показано.
В целом предпочтительно, чтобы каждая тяга 66 восприятия усилий была наклонена относительно направления Z, при виде вдоль направления X, как это показано на фиг.5. Это позволяет ей передавать силы, по меньшей мере, один их элементов которых ориентирован вдоль направления Y, подобные поперечные силы, на самом деле наиболее сложно воспринимать, когда первые крепежные средства расположены внутри фюзеляжного отверстия 18.
На изображенном варианте осуществления каждая из соединительных тяг 66, по существу, наклонена относительно направлений Y и Z, таким образом, что она поднимается по мере углубления внутрь. В этом случае силы, воздействующие на две подобные соединительные тяги, обозначенные двумя стрелками 72 на фиг.5, могут быть полностью восприняты крепежными средствами. Тем не менее, не выходя за объем изобретения, по одному из альтернативных решений каждая из соединительных тяг 66 может быть ориентирована вдоль направления Y.
Между опорной конструкцией 14 и фюзеляжем 6 могут использоваться несколько соединительных тяг 66 подобных тем, которые показаны на фиг.5, а их количество, следовательно, не ограничено одной или двумя. Кроме этого, одна или несколько из них могут быть заменены на амортизирующий домкрат (не показан), позволяющий гасить/фильтровать вибрации, которые могут передаваться на фюзеляж.
Также для подобных целей гашения/фильтрации вибраций, которые могут передаваться соединительными тягами 66 на фюзеляж, можно оснастить, по меньшей мере, одну из них резонатором, пример которого показан на фиг.5а, где резонатор установлен на конце соединительной тяги, которая соединена с муфтой 70 на фюзеляже 6. Резонатор 150, расположенный вертикально, включает в себя отвес 152, один из концов которого соединен с концом подобной соединительной тяги, а на другом его конце подвешена гиря 154. Гашение вибраций, передающихся фюзеляжу через соединительную тягу, осуществляется за счет колебательных движений гири 154 вокруг шарнирного пальца соединительной тяги в муфте 70 фюзеляжа, т.е. шарнирного пальца отвеса в муфте 70, как это схематично показано стрелкой 156 на фиг.5а.
Кроме этого, как отмечалось выше, положение соединительных тяг 66 может быть изменено с учетом конкретных потребностей и ограничений. На фиг.5b две соединительные тяги 66, внешние концы (не показаны) каждой из которых закреплены, предпочтительно шарнирно, на фюзеляже, предпочтительно в его боковой части, а внутренние концы закреплены шарнирно на плите 158, которая сама шарнирно закреплена на опорной конструкции 14, предпочтительно в ее середине. Таким образом, если внутренние концы двух соединительных тяг 66 будут соединены с каждой стороны шарнирного пальца 160 плиты, предпочтительно ориентированной в направлении X, то силы, передаваемые через каждую из соединительных тяг 66, могут быть соответственно сбалансированы. Кроме этого, подобная дополнительная плита существенно упрощает сборку, поскольку она в определенной степени предотвращает гиперстатичность, возникающую в конструкциях с двумя соединительными тягами. Хотя это не носит ограничительный характер, на фиг.5 показана конструкция, в которой V, образуемая двумя соединительными тягами 66, раскрывается вниз и в целом расположена снизу опорной конструкции 14.
Как вариант, плита 158, соединяющая две соединительные тяги может быть шарнирно установлена в фюзеляже, а не на опорной конструкции, например в муфте 70 фюзеляжа, рассматриваемой по фиг.5.
На фиг.6-8 показан другой предпочтительный вариант осуществления, при котором каждое из первых и вторых крепежных средств имеет форму по второму варианту осуществления, в данном случае силовоспринимающие соединительные тяги 66 сохранены.
На самом деле первые крепежные средства, которые будут рассмотрены только одни, поскольку они идентичны и симметричны вторым крепежным средствам, в данном случае содержат соединение шарнирного типа между задней стороной 52' полуконструкции 22 и задней стороной 42' рамы. Для этого ось 80, проходящая параллельно направлению 28а, соединяет кронштейн 82 с муфтой 84, соответственно являющихся составными частями противоположных сторон 42', 52', или наоборот. Предпочтительно другие стороны полуконструкции 22 и рамы 50 не имеют соединительных средств, но по-прежнему расположены оппозитно попарно.
Образуемое соединение обеспечивает восприятие сил вдоль направления, которое, по существу, ортогонально направлению 28а, в плоскости YZ, обозначенному стрелкой 86, а также восприятие сил вдоль направления, которое, по существу, ортогонально направлению 28а, в плоскости XZ, обозначенному стрелкой 88. Другими словами подобное соединение с осью 80 позволяет воспринимать силы в центральной плоскости отверстия или в параллельной ей плоскости, вдоль направлений, ортогональных друг другу, предпочтительно, включая направление X, обозначенное стрелкой 88.
На фиг.9 и 10 показан другой предпочтительный вариант осуществления, при котором каждое из первых и вторых крепежных средств имеет форму по третьему варианту осуществления, в данном случае силовоспринимающие соединительные тяги 66 сохранены.
Первые и вторые крепежные средства имеют, по существу, идентичную конструкцию и расположены симметрично относительно плоскости Р, поэтому ниже будут рассмотрены лишь первые средства.
В подобном третьем варианте осуществления первые крепежные средства, во-первых, содержат, по меньшей мере, один запорный элемент опорной конструкции, подверженный напряжению сжатия и опирающийся с одной стороны на первую раму 50, а с другой стороны на опорную полуконструкцию 22. В подобной конструкции первые крепежные средства болтового или аналогичного типа, по меньшей мере частично, образованы с использованием запорных элементов, работающих на сжатие, а не на растяжение, как традиционные элементы из предшествующего уровня техники. Это предпочтительно упрощает установку подобных запорных элементов, поскольку последние могут быть расположены полностью в отверстиях 18 фюзеляжа, не проходя через раму 50 или опорную полуконструкцию 22.
В целом каждый из запорных элементов, обозначенных позициями 90, 92, подверженный напряжению сжатия нагрузкой таким образом, чтобы он передавал усилие на соответствующую сторону конструкции, что заставляет сторону, противоположную данной конкретной стороне, прижиматься к противоположной ей стороне рамы, соприкасаясь или не соприкасаясь с ней. Таким образом, на изображенном варианте осуществления используются запорные элементы, находящиеся под подверженных напряжению сжатия двух разных направлениях, соответственно установленные в центральной плоскости отверстия, что достаточно для поддержания полуконструкции 22 относительно рамы 50 во всех направлениях подобной центральной плоскости фюзеляжного отверстия.
А именно первые крепежные средства содержат запорные элементы 90, показанные схематично на фиг.9 и 10, подобные элементы 90, подверженные напряжению сжатия, опираются на верхнюю сторону 54' полуконструкции, а также верхнюю сторону 44' рамы. Таким образом, один или несколько подобных элементов 90, расположенных рядами, находятся в двух или нескольких разных местах полуконструкции 22 и разнесены в направлении X. Это позволяет обеспечивать восприятие сил в направлении, ортогональном направлению 28а, в плоскостях YZ. Другими словами подобные запорные элементы 90 позволяют воспринимать силы в центральной плоскости отверстия или в параллельной ей плоскости.
Аналогичным образом, первые крепежные средства содержат запорные элементы 92, показанные схематично на фиг.10, подобные элементы 92, подверженные напряжению сжатия, опираются на заднюю сторону 52' полуконструкции, а также заднюю сторону 42' рамы. Таким образом, один или несколько подобных элементов 92, расположенных рядами, находятся в двух или нескольких разных местах полуконструкции 22 и разнесены в направлении Z. Это позволяет обеспечивать восприятие сил в направлении, ортогональном направлению 28а, в плоскости XZ. Другими словами подобные элементы 92 также позволяют воспринимать силы в центральной плоскости отверстия или в параллельной ей плоскости, а более предпочтительно воспринимать силы в направлении X.
В данном случае запорные элементы 90, 92 расположены на задней стороне 42', а также на верхней стороне 44' для прижимания передней стороны 52' к передней стороне 42' рамы, а также для прижимания нижней стороны 56' к нижней стороне 46' рамы. Как вариант, можно расположить запорные элементы 90, 92 в другом месте, отличном от задней 42' и верхней 44' сторон рамы. На самом деле предпочтительно прижимать подобную полуконструкцию 22 к двум соединенным сторонам рамы, которые соответственно по одному из альтернативных вариантов осуществления могут быть задней 42' и верхней 44' сторонами, за счет размещения запорных элементов, подверженных напряжению сжатия, на передней 42' и нижней 46' сторонах.
Каждый из запорных элементов 90, 92 или рядов элементов предпочтительно образует гибкий крепеж при помощи амортизирующего элемента, как это будет рассмотрено ниже.
Кроме этого, между двумя другими соединяемыми сторонами 42', 46' опорной полуконструкции и рамы 50 вставляются вспомогательные амортизирующие элементы 94, 96. Вспомогательные амортизирующие элементы позволяют избежать непосредственного соприкосновения между опорной конструкцией и рамами, даже если подобное непосредственное соприкосновение допустимо. Если подобные амортизирующие элементы и вспомогательные амортизирующие элементы не используются, то в этом случае между опорной конструкцией и рамами создается так называемая жесткая сцепка.
Между тем, как это показано на изображенном варианте осуществления, каждый запорный элемент опирается на упомянутую опорную конструкцию и/или сопряженную с ней раму через амортизирующий элемент. Это предпочтительно позволяет достичь, как отмечалось выше, определенной гибкости для первого и второго крепежных средств, снижая вибрацию в фюзеляже. Другими словами амортизирующие элементы, предпочтительно изготавливаемые из упругого деформируемого полимерного материала, например из эластомера или резины, предпочтительно позволяют гасить вибрацию и, следовательно, обеспечивать изолирование фюзеляжа от двигателя при возникновении возможных вибраций. Здесь также, как вариант, могут использоваться другие амортизирующие элементы пружинного типа.
На фиг.11 показан один из возможных вариантов осуществления каждого из запорных элементов 90, 92 с подобным амортизирующим элементом.
Как показано на данной фигуре, запорный элемент 90 содержит элемент в форме тяги 98, расположенной, по существу, ортогонально к соединяемой ею сторонам 44', 54'. Конец подобной тяги 98, взаимодействующий со стороной 54' полуконструкции, опирается на кожух 100, имеющийся на этой стороне. Подобный конец, образующий первую опорную поверхность 101, может быть изогнутым и иметь форму, напоминающую форму кожуха 100, для более прочной опоры. На верхней стороне 44' траверсы 44 имеется кожух 102, вмещающий амортизирующий элемент 104, который, например, имеет форму эластомерного блока. Нижняя часть кожуха 102 образована съемной гайкой 106, позволяющей осуществлять замену эластомерного блока 104 без снятия тяги 98, которая проходит через каждый из элементов 104, 106, как это показано на фиг.11.
Для приложения напряжения сжатия к тяге у последней имеется другая опорная поверхность 108, соприкасающаяся с эластомерным блоком 104, а именно со стороной этого блока, противоположной стороне, которая опирается на основание кожуха 102. Подобная опорная поверхность 108, противоположная первой опорной поверхности 101, может быть расположена на затягивающем элементе 110, установленном при помощи винтового соединения на резьбовую часть 112 тяги 98. Это предпочтительно позволяет создать средства для корректирования зазора между двумя опорными поверхностями 101, 108, соответственно, опирающимися на опорную конструкцию и на раму. Подобная функциональность позволяет не только упростить установку запорного элемента 90 в отверстии, но и также прилагать к нему предварительное напряжение сжатия с заданным значением при завинчивании затягивающего элемента 110.
Кроме этого, предпочтительно, чтобы амортизирующий элемент 104 мог сжиматься лишь на ограниченном участке С сжатия, за пределами которого жесткое соприкосновение между конструкцией и рамой препятствует дальнейшему сжатию. Подобное соприкосновение, например, достигается за счет упирания опорной поверхности 108 в поверхность 114, разграничивающую отверстие кожуха 102, вмещающего блок 104.
На фиг.12 изображен один из возможных вариантов осуществления каждого из соединений с использованием вспомогательных амортизирующих элементов 94, 96.
На данной фигуре показано, что на нижней стороне 46' траверсы 46 имеется кожух 120, вмещающий вспомогательный амортизирующий элемент 94, имеющий, например, форму эластомерного блока. Нижняя часть кожуха 120 образована съемной гайкой 122, позволяющей легко осуществлять замену эластомерного блока 94, например, путем отвинчивания гайки благодаря имеющейся встроенной в нее оси 124.
Блок 94, таким образом, опирается на нижнюю часть кожуха 120, а также на выделенную поверхность 126 стороны 56'. Таким образом, он сжимается между этими двумя сдавливающими силами.
Кроме этого, предпочтительно, чтобы вспомогательный амортизирующий элемент 94 мог сжиматься лишь на ограниченном участке С' сжатия, за пределами которого жесткое соприкосновение между конструкцией и рамой препятствует дальнейшему сжиманию. Подобное соприкосновение, например, достигается за счет упирания поверхности 126 в поверхность 128, разграничивающую отверстие кожуха 120, вмещающего эластомерный блок 94.
В результате можно догадаться, что первые крепежные средства, обеспечивающие сборку полуконструкции 22 в раме 50, являются элементами, подверженными исключительно напряжению сжатия.
Как отмечалось выше, первые и вторые крепежные средства дополнены силовоспринимающими соединительными тягами 66.
На фиг.13 и 14 показан другой предпочтительный вариант осуществления, при котором каждое из первых и вторых крепежных средств имеет форму по четвертому варианту осуществления, в данном случае силовоспринимающие соединительные тяги больше не используются и заменены системой изменения угла установки двигателей, так называемой системой «балансировки».
Первые крепежные средства, также как и вторые крепежные средства, в данном случае состоят из соединений шарнирного типа, идентичных или аналогичных описанным со ссылкой на фиг.6-8, из которых показаны лишь ось 80 и муфта 84, последняя, разумеется, предназначена для взаимодействия с кронштейном, встроенным в раму. Одно из отличий заключается в ориентации оси 80, которая больше не проходит в направлении 28а, ортогональном центральной плоскости отверстия, а расположена теперь поперечно, параллельно оси 80 вторых крепежных средств.
Подобные шарниры позволяют воспринимать силы вдоль направления Z, а также вдоль направления X, как это показано стрелками 130, 132, соответственно. Также можно говорить о восприятии сил вдоль направления Y за счет взаимодействия кронштейна и муфты, расположенной в подобном кронштейне.
Кроме этого, шарнир позволяет всей опорной конструкции 14 двигателей поворачиваться вокруг поперечной оси двух осей 80 и, таким образом, управлять углом установки двигателей самолета в зависимости от конкретных потребностей.
Для этого система 134 регулировки соединяет фюзеляж и опорную конструкцию, предпочтительно установленную в верхней части фюзеляжа, с центральной частью конструкции 14. Подобная система, на самом деле, позволяет изменять зазор между двумя элементами 14, 6 вдоль направления Z. В зависимости от того, увеличивается подобный зазор или уменьшается, конструкция 14 поворачивается вдоль поперечной оси осей 80, заставляя переднюю часть двигателей наклоняться вверх либо вниз, либо наоборот. На изображенном варианте осуществления, где система 134 регулировки расположена спереди относительно осей 80, увеличение расстояния приводит к тому, что передняя часть двигателей наклоняется вниз, тогда как уменьшение расстояния заставляет переднюю часть двигателей наклоняться вверх.
Разумеется, в изобретение, описанное с использованием исключительно неограничивающих примеров, специалистами в данной области техники могут быть внесены различные изменения. В этой связи следует заметить, что любые описанные признаки, относящиеся к конкретным вариантам осуществления, применимы ко всем остальным рассматриваемым вариантам осуществления.