Конструкция крепления стреловидных крыльев с фюзеляжем беспилотного летательного аппарата самолетного типа
SWEPT WINGS ATTACHMENT STRUCTURE WITH FUSELAGE OF AIRCRAFT-TYPE UNMANNED AERIAL VEHICLE

Изобретение относится к области авиационных систем, в частности к конструктивным элементам беспилотных летательных аппаратов самолетного типа.
Известна малогабаритная беспилотная авиационная система (БАС) для воздушного наблюдения и разведки, включающая наземную станцию управления; бортовые и наземные средства радиосвязи, навигации и управления полетом; пусковое устройство и несущий полезную нагрузку разборный беспилотный летательный аппарат (БЛА) модульной конструкции, который может быть легко собран для полета и разобран для транспортировки в компактном контейнере, содержащий носовую часть с установленной в ней полезной нагрузкой, содержащую носовой обтекатель с прорезанным в нем отверстием, закрытым прозрачным материалом; левую и правую части крыла, содержащие продольные лонжероны, поперечные нервюры, обшивку и элероны, управляемые сервоприводами, установленными на нижней поверхности частей крыла; фюзеляж, содержащий центральный лонжерон, узлы крепления и замочные соединения носовой части, левой и правой частей крыла к фюзеляжу; силовую установку, расположенную в фюзеляже и снабженную двигателем с воздушным винтом, отличающаяся тем, что центральный лонжерон фюзеляжа выполнен в виде съемной трубки из композитных материалов, средняя часть которой плотно размещена внутри дополнительно расположенного в фюзеляже и прикрепленного к его боковым стенкам центрального цилиндрического держателя, продольная ось которого перпендикулярна продольной оси фюзеляжа, а периферийные части указанной трубки плотно входят в дополнительно и соосно установленные в левой и правой частях крыла боковые цилиндрические держатели; на торцах съемной трубки центрального лонжерона фюзеляжа, входящих в указанные боковые держатели в левой и правой частях крыла, установлены дисковые вставки из композитного материала; один край боковых цилиндрических держателей прикреплен к первым нервюрам левой и правой частей крыла, примыкающим к фюзеляжу, а второй край боковых цилиндрических держателей, проходящих через вторые нервюры левой и правой частей крыла, жестко прикреплен к первым относительно передней кромки крыла лонжеронам левой и правой частей крыла; замочные соединения левой и правой частей крыла с фюзеляжем включают два металлических болта, ввернутых своей резьбовой частью в дополнительно установленные на торцевых частях крыла втулки с регулируемым зазором между первыми нервюрами левой и правой частей крыла, прилегающими к фюзеляжу, и внутренними поверхностями головок металлических болтов за счет вкручивания и выкручивания указанных болтов; два боковых отверстия в фюзеляже, соосно расположенные с указанными металлическими болтами, диаметр которых слегка превышает диаметр головок металлических болтов так, чтобы они свободно входили в эти отверстия при сборке и выходили при разборке беспилотного летательного аппарата; две вертикальные штыревые пружины, расположенные внутри фюзеляжа и состоящие из отрезков стальной проволоки, нижние концы которых жестко закреплены под указанными боковыми отверстиями в фюзеляже, а верхние концы свободно проходят через продольные прорези в верхней части фюзеляжа над указанными боковыми отверстиями в фюзеляже, выполненные так, чтобы в отогнутом вперед, в направлении носовой части беспилотного летательного аппарата, состоянии указанные отрезки стальной проволоки не препятствовали введению головок указанных металлических болтов в боковые отверстия фюзеляжа в процессе присоединения частей крыла к фюзеляжу, а в отпущенном состоянии, при возврате назад к своему первоначальному положению, плотно входили в зазоры, образованные между внутренними поверхностями введенных внутрь фюзеляжа головок металлических болтов и внутренними поверхностями фюзеляжа. Трубка центрального лонжерона фюзеляжа выполнена в виде многослойной структуры, состоящей из нескольких слоев разных композитных материалов. (Патент РФ №2473455, опубл. 27.01.13)
Известна малогабаритная беспилотная авиационная система для воздушного наблюдения и разведки, включающая наземную станцию управления, бортовые и наземные средства радиосвязи, навигации и управления полетом и несущий полезную нагрузку разборный беспилотный летательный аппарат, содержащий фюзеляж цилиндрической формы, в носовой части которого размещена полезная нагрузка, в задней части - двигатель с толкающим винтом, и крыло, имеющее трапециевидную форму и состоящее из двух частей, левой и правой, прикрепленных к фюзеляжу разъемным соединением посредством узлов крепления и фиксации, отличающаяся тем, что крыло имеет прямую форму и выполнено со стреловидностью 3° по передней кромке, за крылом в задней части фюзеляжа закреплена хвостовая балка, несущая Т-образное хвостовое оперение, причем горизонтальное оперение установлено под углом -2° относительно горизонтальной строительной плоскости самолета с возможностью отсоединения при хранении и транспортировке, и на его задней кромке установлен руль высоты, а вертикальное оперение закреплено неподвижно (Патент РФ №132575 опубл. 20.09.2013).
За прототип выбран сборно-разборный беспилотный летательный аппарат блочной конструкции, содержащий крылья и фюзеляж, при этом фюзеляж соединен с крыльями стержнем, который вставлен в расположенную в фюзеляже перпендикулярно его продольной оси и прикрепленную к нему цилиндрическую направляющую, а периферийные части указанных стержней плотно входят в соосно установленные в крыльях боковые цилиндрические держатели, отличающийся тем, что фюзеляж соединен с крыльями вторым стержнем, для чего в фюзеляже прочно установлена вторая центральная направляющая, параллельная первой, в крылья прочно установлены вторые периферийные держатели, соосные второй центральной направляющей, сквозь вторую направляющую и вторые периферийные держатели вставлен второй стержень. Фюзеляж скреплен с крыльями внешними фиксирующими связями. Внешние фиксирующие связи для беспилотных летательных аппаратов с неразборными крыльями образованы тем, что фюзеляж летательного аппарата имеет отдельную крышку, боковины которой частично накрывают крылья, на обеих боковинах крышки фюзеляжа установлен штырь, направленный вниз, а на верхних поверхностях крыльев выполнены гнезда, расположенные соосно штырям, при этом. штыри плотно введены в гнезда крыльев. Внешние фиксирующие связи для беспилотных летательных аппаратов с крыльями из двух частей (консоли и законцовки) образованы тем, что фюзеляж связан с консолями крыльев, а консоли крыльев связаны с законцовками крыльев резиновыми стяжками, при этом консоли крыльев прижаты к фюзеляжу, а законцовки крыльев прижаты к консолям крыльев резиновыми стяжками, концы которых закреплены на связываемых частях летательного аппарата, причем один конец каждой стяжки закреплен несъемно на одной части аппарата, второй надет с натягом на штырь со шляпкой на поверхности другой части аппарата. Для беспилотных летательных аппаратов с разборными крыльями законцовка крыла крепится к его консоли аналогично креплению фюзеляжа к консоли, т.е. двумя стержнями, концы которых полностью введены в соосные параллельные держатели, установленные и прочно закрепленные в соединяемых сторонах консолей и законцовок крыльев перпендикулярно центральной оси летательного аппарата. Незакрепленный конец резиновой стяжки оборудован хлястиком для удобства ее одевания на штырь и съема с него. (Патент РФ №173480, опубл. 29.08.2017).
К недостаткам известных технических решений следует отнести хрупкость соединительных частей фюзеляжа и крыла, что не гарантирует сохранность крыла при приземлении беспилотного летательного аппарата. Известные конструкции в процессе приземления распадается на части от ударных нагрузок.
К технической проблеме беспилотных летательных аппаратов следует отнести разрушение их крыльев при приземлении от ударных нагрузок, т.к. невозможно предусмотреть динамику ударных нагрузок во время посадки. Это могут быть и плохие погодные условия - ветер, препятствия в виде сугробов снега и т.д.
Технический результат - сохранение целостности стреловидного крыла от разрушения при штатной посадке беспилотного летательного аппарата самолетного типа.
Технический результат достигается конструкцией крепления стреловидных крыльев с фюзеляжем беспилотного летательного аппарата самолетного типа, которая состоит из стержня, вставленного в расположенную в фюзеляже перпендикулярно его продольной оси направляющую и внешней фиксирующей связи при этом стержни выполнены прямоугольной формы из карбона длиной 100 мм, шириной 4,5 мм и высотой 12,0 мм, направляющая выполнена в форме конусовидного металлического разборного стакана, состоящего из двух равных продольных частей с отверстиями под винтовое крепление, в каждой части выполнены пазы, геометрические размеры каждого равны половине геометрических размеров стержня, направляющие стаканы установлены соосно в фюзеляже и в стреловидном крыле, при этом направляющий стакан в фюзеляже имеет жесткое крепление с лонжероном, перпендикулярно расположенным относительно продольной оси аппарата, направляющий стакан в стреловидном крыле имеет жесткое крепление с пластиковой клинообразной подложкой, которая имеет жесткое крепление с фанерным лонжероном стреловидного крыла, при этом угол клина относительно продольной оси аппарата для переднего фанерного лонжерона составляет 14,2°, а угол клина для заднего фанерного лонжерона составляет 11,5°, внешняя фиксирующая связь выполнена в виде металлической площадки с отверстием под винтовое крепление, жестко закрепленной на фюзеляже и алюминиевого ушка с отверстием под винтовое крепление, жестко закрепленного на крыле, которые соединяются между собой посредством полиэтиленового винта.
3
3
Карбон - углерод, представляющий собой полимерный композиционный материал из переплетенных нитей углеродного волокна, расположенных в матрице из полимерных смол. Карбон характеризуются высокой прочностью, износостойкостью, жесткостью и малой, по сравнению со сталью, массой. Его плотность - от 1450 кг/м до 2000 кг/м.
Использование карбона в изготовлении стержней не влияет на снижение продолжительности полета беспилотного летательного аппарата, не утяжеляет его, тем самым улучшая эксплуатационные характеристики БЛА.
Конструкция узлов соединения частей БЛА предусматривает при распаде амортизацию энергии ударов приземления.
Полезная модель поясняется фиг. 1 - общий вид крепления, фиг. 2 - карбоновый стержень, фиг. 3 - часть направляющего стакана с пазом, фиг. 4 внешняя фиксирующая связь.
Полезная модель состоит из крыльев 1, фюзеляжа 2, стержня 3, направляющий стакан 4, состоящий из двух равных продольных частей 5 с пазами 6 и отверстиями 7 под винтовое крепление, лонжерон фюзеляжа 8, лонжерон крыла 9, пластиковая клинообразная подложка 10, металлическая площадка 11 и алюминиевое ушко 12 с отверстиями под винтовое крепление 13, пластиковый винт (на чертеже не показан).
Пример конкретного выполнения.
Из карбона изготавливались стержни длиной 100,0 мм, шириной 4,5 мм и высотой 12,0 мм. Изготавливались четыре металлических разборных направляющих стаканов конусовидной формы в виде двух равных продольных частей. Стаканы выполнялись с пазами, геометрические размеры каждого равнялись половине геометрических размеров стержня.
Одна из двух продольных частей одних двух стаканов посредством болтового крепления устанавливалась на лонжеронах фюзеляжа, другая из двух продольных частей других двух стаканов посредством болтового крепления устанавливалась на пластиковую клинообразную подложку, которую предварительно жестко крепили (в нашем случае посредством болтов) на фанерные лонжероны стреловидного крыла. При этом угол клина выпрямлял угол между фанерным лонжероном стреловидного крыла и продольной осью аппарата и составлял 14,2° и 11,5° для переднего и заднего лонжеронов соответственно.
В закрепленные части направляющих стаканов устанавливались карбоновые стержни и сверху посредством болтового соединения закрывались другими продольными частями.
Внешняя связь фиксировалась посредством полиэтиленового болта. Выполнение крепления стреловидных крыльев с фюзеляжем беспилотного летательного аппарата самолетного типа было готово к эксплуатации.
После выполнения полета БЛА и его штатной посадки, крепление разрушалось без причинения БЛА внешних и внутренних конструктивных повреждений.
Таким образом, заявленная конструкция крепления стреловидных крыльев с фюзеляжем беспилотного летательного аппарата самолетного типа обеспечивает сохранение целостности крыла от разрушения при посадке беспилотного летательного аппарата. Крепление выдерживало посадку и могло разбираться и использоваться повторно после осмотра и замены карбонового стержня.