КЛИНОВИДНЫЙ РАДИОПРОЗРАЧНЫЙ ПЕРЕДНИЙ ОБТЕКАТЕЛЬ КОРПУСА СВЕРХЗВУКОВОГО ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА

Полезная модель относится к термостойким элементам корпуса сверхзвукового летательного аппарата (ЛА), в частности к переднему обтекателю его корпуса, являющемуся оболочкой антенны, излучающие элементы которой не имеют непосредственной механической связи с оболочкой.
Известен радиопрозрачный обтекатель, патент КДЛ №2090958 C1, принятый за прототип и включающий однослойную стенку (оболочку) из стеклотекстолита, в форме колпака, узел (элементы) крепления к летательному аппарату, эрозионно-стойкий наконечник, выполненный из диэлектрического прессматериала на основе волокнистого кремнеземного наполнителя и кремнийорганического связующего, а соединение наконечника с колпаком из стеклотекстолита выполнено на клею и двумя металлическими шпильками (резьбовые элементы крепления), расположенными под 90° к вектору электрического поля антенны радиопеленгатора. Для увеличения прочности, эрозионной стойкости и термостойкости наконечник, оболочка обтекателя и резьбовые элементы крепления могут быть выполнены из радиопрозрачного термостойкого композиционного материала, включающего многослойный пакет ткани из термостойкой нити, пропитанной термоактивным связующим. Для полета ЛА с большой сверхзвуковой скоростью обтекатель может быть выполнен клиновидным.
Существенными признаками предлагаемого устройства, совпадающими с признаками прототипа, являются следующие: клиновидный радиопрозрачный передний обтекатель корпуса сверхзвукового летательного аппарата, содержащий оболочку в форме колпака, содержащую в хвостовой части элементы крепления к корпусу летательного аппарата, и наконечник, склеенные между собой и соединенные резьбовыми элементами крепления, выполненные из радиопрозрачного термостойкого композиционного материала, включающего многослойный пакет ткани из термостойкой нити, пропитанной термоактивным связующим.
При полете ЛА с большой сверхзвуковой скоростью клиновидная оболочка обтекателя подвергается неравномерному силовому нагружению. Максимальные напряжения, возникают вблизи носка обтекателя. Поэтому оболочка обтекателя вблизи его носка должна иметь значительно большее количество слоев ткани из термостойкой нити, по сравнению с остальной ее частью. Сопряжение части оболочки с большим количеством слоев ткани с частью оболочки, имеющей значительно меньшее количество слоев ткани обуславливает нахождение в месте сопряжения большого количества разрывов свободных, несвязанных концов термостойкой нити, которые в сверхзвуковом полете при воздействии высокой температуры обтекающего ЛА воздуха на оболочку обтекателя, сопровождающегося эрозией связующего, приводят к разлохмачиванию свободных концов, что уменьшает прочность обтекателя и время сохранения его работоспособности. Выполнение всей оболочки обтекателя чрезмерно утолщенной недопустимо, поскольку такой обтекатель не обеспечивает потребные радиотехнические характеристики и существенно ухудшает условия работы радиолокационной системы наведения ЛА. Кроме того, оболочка клиновидного обтекателя имеет геометрически сложную форму, с большой степенью изменения радиуса кривизны и малым его значением в носовой и боковых частях обтекателя, что усложняет конструкцию оборудования для изготовления многослойной ткани и формования оболочки обтекателя.
Техническим результатом, на решение которого направлена полезная модель является обеспечение возможности изготовления термостойкого клиновидного переднего обтекателя ЛА с необходимыми временем его работы и радиотехническими характеристиками, а также упрощение конструкции технологического оборудования для его изготовления.
Для решения поставленной задачи в клиновидном радиопрозрачном переднем обтекателе корпуса сверхзвукового летательного аппарата, содержащий оболочку в форме колпака, содержащую в хвостовой части элементы крепления к корпусу летательного аппарата, и наконечник, склеенные между собой и соединенные резьбовыми элементами крепления, выполненные из радиопрозрачного термостойкого композиционного материала, включающего многослойный пакет ткани из термостойкой нити, пропитанной термоактивным связующим, оболочка выполнена составной из верхней и нижней частей, а наконечник выполнен в форме соединительной дуги для частей оболочки, клинообразного поперечного сечения, заостренная передняя часть которой совпадает с передней кромкой обтекателя, а в широкой задней части которой со стороны верхней и нижней поверхностей выполнены дугообразные полки для стыковки, соответственно, с верхней и нижней частями оболочки обтекателя, при этом резьбовые элементы крепления соединительной дуги с частями оболочки выполнены в виде соединительных винтов, резьбовых отверстий под крепежные винты, выполненных в полках с определенным шагом, и посадочных отверстий для крепежных винтов, выполненных в верхней и нижней частях оболочки. Дополнительно, для упрощения технологического оборудования для изготовлении клиновидного обтекателя, соединительная дуга выполнена из отдельных частей, составляющих ее длину, снабженных цилиндрическими соединительными штырями, при этом, в соприкасающихся торцах частей соединительной дуги выполнены отверстия под соединительные штыри и перед сборкой соединительной дуги на поверхности соприкасающихся торцов ее частей, стенки отверстий и соединительных штырей нанесен высокотемпературный клей, с последующей сборкой и их склеиванием.
Отличительными признаками предлагаемого устройства является то, что оболочка выполнена составной из верхней и нижней частей, а наконечник выполнен в форме соединительной дуги для частей оболочки, клинообразного поперечного сечения, заостренная передняя часть которой совпадает с передней кромкой обтекателя, а в широкой задней части которой со стороны верхней и нижней поверхностей выполнены дугообразные полки для стыковки, соответственно, с верхней и нижней частями оболочки обтекателя, при этом резьбовые элементы крепления соединительной дуги с частями оболочки выполнены в виде соединительных винтов, резьбовых отверстий под крепежные винты, выполненных в полках с определенным шагом, и посадочных отверстий для крепежных винтов, выполненных в верхней и нижней частях оболочки; соединительная дуга выполнена из отдельных частей, составляющих ее длину, снабженных цилиндрическими соединительными штырями, при этом, в соприкасающихся торцах частей соединительной дуги выполнены отверстия под соединительные штыри и перед сборкой соединительной дуги на поверхности соприкасающихся торцов ее частей, стенки отверстий и соединительных штырей нанесен высокотемпературный клей, с последующей сборкой и их склеиванием.
Благодаря наличию указанных отличительных признаков в совокупности с известными, достигается следующий технический результат: обеспечивается возможность изготовления термостойкого клиновидного переднего обтекателя сверхзвукового ЛА с необходимыми радиотехническими характеристиками и временем работы; обеспечивается упрощение конструкции технологического оборудования, необходимого для его изготовлении.
Предложенное техническое решение может найти применение при изготовлении ЛА для полетов с большой сверхзвуковой скоростью.
Сущность предлагаемого решения поясняется чертежами.
На фиг. 1 представлены части клиновидного обтекателя.
На фиг. 2 представлено продольное сечение клиновидного обтекателя и его вид сверху.
На фиг. 3 представлен фрагмент поперечного сечения оболочки обтекателя, показывающий расположение термостойких нитей по трем взаимно перпендикулярным направлениям в многослойной оболочке обтекателя, выполненной методом объемной (3-D) пряжи.
Представленный на фиг. 1-3 клиновидный обтекатель содержит верхнюю 1 и нижнюю 2 части оболочки, соединительную дугу 3, формирующую переднюю кромку 4 обтекателя. В широкой задней части соединительной дуги 3 со стороны верхней поверхности 5 выполнена дугообразная полка 6 со стыковочными поверхностями 7 и 8, а со стороны нижней поверхности 9 выполнена дугообразная полка 10, со стыковочными поверхностями 11 и 12. Обтекатель содержит элементы механического крепления - винты 13, под которые в верхней части 1 оболочки выполнены посадочные отверстия 14, а в нижней части 2 оболочки выполнены посадочные отверстия 15. Соединительная дуга 3 выполнена из отдельных частей 16-18, снабженных цилиндрическими соединительными штырями 19. В стыкуемых торцах частей 16-18 соединительной дуги 3 выполнены отверстия 20 под штыри 19. Части 1, 2 оболочки обтекателя, части 16-18 соединительной дуги 3, штыри 19 и винты 13 содержат многослойную ткань, выполненную методом объемной (3-D) пряжи из термостойкой нити, включающей взаимно перпендикулярные нити - продольные 21 (фиг. 3), поперечные 22 и вертикальные 23, с пропиткой термоактивным связующим 24 и последующим его отверждением. Каждый участок продольной термостойкой нити 21 частей 16-18 соединительной дуги 3 уложен по радиусу изгиба передней кромки 4 обтекателя. В соединительной дуге 3 со стороны поверхности 8 полки 6 и со стороны поверхности 12 полки 10 выполнены резьбовые отверстия 25 под винты 13. В задних частях верхней части 1 оболочки, дуги 3 и нижней части 2 оболочки выполнены желоба, соответственно, 26-28 для крепления к корпусу 29 ЛА. Перед механической сборкой обтекателя на поверхности стыкуемых торцов частей 16-18, соединительных штырей 19 и отверстий 20 под них нанесен высокотемпературный клей, и осуществлена сборка и склеивание частей соединительной дуги 3, после этого выполнена механическая обработка стыковочных поверхностей 7 и 8 дугообразной полки 6, стыковочных поверхностей 11 и 12 дугообразной полки 10, ответных стыковочных поверхностей верхней 1 и нижней 2 частей оболочки, посадочных отверстий 14 и 15, резьбовых отверстий 25, нанесен на них высокотемпературный клей и осуществлена механическая сборка винтами 13 и склеивание частей обтекателя.
Представленное на фиг. 1-3 устройство работает следующим образом. В полете ЛА в зоне максимального нагружения оболочки обтекателя в полете находится соединительная дуга 3, воспринимающая максимальные нагрузки. При этом задняя часть дуги 3 между поверхностями 8 и 12 в совокупности с находящимися на полках 6 и 10 верхней частью 1 и нижней частью 2 оболочки обтекателя, работают как единое тело, воспринимая максимальные нагрузки, благодаря склеиванию со стыковочными поверхностями, соответственно 7 и 8, 11 и 12 и механическому креплению оболочек 1 и 2 к дуге 3 винтами 13 через посадочные отверстия, соответственно 14 и 15 к резьбовым отверстиям 25. При этом также свободные концы термостойких нитей 21-23, находящиеся на периферии оболочек 1 и 2 защищены стенками 8 и 11 полок 6 и 10 соединительной дуги 3 от разлохмачивания обтекающим потоком воздуха в полете ЛА, соответственно, свободные концы нитей 21-23 в теле соединительной дуги 3, выходящие на поверхности 7 и 11 защищены от разлохмачивания потоком воздуха, соответственно, верхней 1 и нижней 2 частями оболочки обтекателя, что обеспечивает необходимое время работы изготовленного термостойкого клиновидного радиопрозрачного обтекателя. Благодаря изготовлению соединительной дуги 3 из частей 16 и 18 и их сборке с установкой цилиндрических соединительных штырей 19 в отверстия 20 после нанесения на их поверхности термостойкого клея и склеивания в составе обтекателя после сборки его частей, упрощается изготовление дуги 3 и обтекателя в целом, поскольку при разделении дуги 3, угол кривизны каждого участка составляет только часть от общего угла кривизны дуги 3, кроме того, на каждом из участков 16-18 уменьшается диапазон изменения угла наклона поверхности 7 к горизонту, соответственно, что упрощает конструкцию необходимого оборудования для объемной многослойной (3-D) пряжи и формования составных частей 16-18 соединительной дуги 3. Выполнение оболочки обтекателя из верхней 1 и нижней 2 частей также существенно упрощает конструкцию оборудования для их изготовления. Таким образом, при сравнительно простом оборудовании обеспечивается изготовление клиновидного радиопрозрачного обтекателя корпуса 29 ЛА, обеспечивающего необходимую термостойкость и продолжительность работы.