КОНСТРУКЦИЯ ЛОНЖЕРОНА

Полезная модель (ПМ) относиться к авиации и может быть использована в качестве основных конструктивных элементов силового каркаса крыла и хвостового оперения, особенно в малой авиации и в конструкции беспилотных летательных аппаратов.
Общей проблемой создания элементов силового каркаса летательных аппаратов (ЛА) являются несколько противоречивые требования: прочность, малый удельный вес, дешевизна используемого материала, технологичность изготовления и сочленения лонжеронов с другими силовыми элементами: нервюрами, стрингерами, а также прочность и долговечность конструкции.
Широко известны конструкции лонжеронов, применяемые в современных ЛА в виде Г, Т, П, Н и других образных формах (в поперечных сечениях) материалами которых являются дерево (на заре авиации), сталь, дюраль и различные сплавы.
Силовой каркас ЛА составляет значительную часть его общего веса и поэтому снижение веса это: уменьшение расхода топлива, увеличение полезной нагрузки и т.д.
Технической задачей ПМ является увеличение прочностных характеристик с одновременным уменьшением габаритно-массовых характеристик (ГМХ).
Технический результат достигается за счет создание новой формы лонжерона в виде гантели в поперечном сечении и изготовления на основе полимерных композиционных материалов.
Для решения поставленной задачи предлагается конструкция лонжерона, характеризующаяся тем, что в поперечном сечении имеет гантелеобразную форму, оба окончания которой - стержни - имеют геометрическую форму окружностей, соединенных между собой стяжкой, определяя форму конструкции, причем стержни выполнены из пултрузионной стеклоарматуры, перегородка выполнена из пенополистирола, а внешняя оболочка покрыта стеклотканью.
На чертеже (фиг. 1) показана конструкция лонжерона в изометрии с разрезом, выполненная методом компьютерной графики, на которой изображено:
1 - лонжерон
2 - шаровидные окончания - стержни в продольном виде
3 - стержни в разрезе
4 - стяжка между стержнями в разрезе
5 - стяжка между стержнями в продольном виде
6 - внешняя оболочка
Лонжерон полностью выполнен из полимерных композиционных материалов на связующем из эпоксидной смолы. Изготавливается путем формовки (пропитывания отдельных компонентов эпоксидной смолой) в специальной оснастке (ответных матрицах) с последующим отверждением под давлением.
Изгибающие усилия в вертикальной и горизонтальной плоскостях принимают на себя стержни из стеклопластиковой арматуры, а так же внешняя оболочка из стеклоткани, пенополистирол служит для заполнения свободного пространства между стержнями и придания формы конструкции. Достоинства предлагаемой конструкции:
- конструкция не боится воздействия внешней среды (свет\вода\воздух\химия);
- аналогичный с алюминием удельный вес;
- значительно меньший, по сравнению со сталью удельный вес;
- сигма в 2-3 раза выше алюминия Д16 (предельно допустимое напряжение на изгиб);
- в разы большая (по сравнению с алюминием марки Д16) устойчивость к изгибающим усилиям (количество циклов на изгиб в пять раз больше);
- отсутствие необходимости в крепежных элементах для сборки лонжерона крыла.
Предлагаемая конструкция лонжерона разработана специально под конструкцию крыла перспективного БПЛА с улучшенными ГМХ, а главное с высоким аэродинамическим качеством. Продувки крыла в аэродинамической трубе и летные испытания БПЛА с новой конструкцией лонжерона и крыла показали хорошие результаты и как следствие возможность его использования в других конструкциях БПЛА и в малой авиации.
На фиг. 3 проведен общий вид полукрыла без верхней обшивки, как пример выполнения силового каркаса крыла. Из него видно, что лонжероны располагаются между нижним и верхним профилем крыла по всей его длине или части между нервюрами, а сверху и снизу лонжеронов и нервюр крепятся обшивки крыла, причем лонжерон консоли крыла - одиночный, а лонжероны 10 и 11 вместе двойные.
Лонжерон 9 крепится к нервюрам 18, 19, 20, 21, а лонжероны 16 и 17 крепятся к нервюрам 22 и 23.
На фиг. 3 показано:
7 - центроплан;
8 - консоль;
9 - закрылок консоли;
10 - закрылок центроплана;
11 - элерон;
12 - диффузор закрылка консоли;
13 - диффузор закрылка центроплана;
14 - задняя стенка консоли;
15 - лонжерон консоли;
16-17- лонжероны центроплана;
18-22 - нервюры;
23 - законцовка крыла (винглет);
24 - сервомашинка;
25 - привод закрылка;
26 - хвостовая балкаф.
Таким образом, предлагаемая конструкция лонжерона, а следовательно и крыла БПЛА полностью соответствует экономическому постулату «стоимость - эффективность».