УЗЕЛ КРЕПЛЕНИЯ СТРЕЛОВИДНОГО КРЫЛА

Полезная модель относится к конструкциям для крепления крыла самолета к силовым элементам фюзеляжа, и предназначена в основном для самолетов из композиционных материалов.
Известны крепления консолей крыла самолетов с помощью соединения типа соединения двух вилок с помощью сквозного болта, см. например, пат №2412865. Однако в таких соединениях материал испытывает значительные изгибающие, растягивающие и сдвиговые нагрузки. Между тем, композиционные материалы, например, углепластик, хорошо работают на растяжение, удовлетворительно работают на сжатие, и плохо работают на сдвиг, особенно, если направление сдвига параллельно направлению слоев армирующего материала. Задача еще более усложняется, если крыло имеет прямую или обратную стреловидность, так как при этом на узел крепления лонжерона крыла к поперечным силовым элементам фюзеляжа (к шпангоутам) действует скручивающее усилие.
Чтобы обеспечить достаточные прочность и надежность в узле крепления консолей крыла, испытывающем в процессе эксплуатации разнообразные нагрузки, необходимо шпангоуты фюзеляжа воспринимали нагрузку в той же плоскости, что и изгибающий момент на лонжероне крыла самолета..
Задача и технический результат полезной модели - повышение прочности и надежности узла крепления крыла композитного самолета.
Для этого один или два шпангоута, воспринимающих нагрузку от лонжерона крыла, имеют стреловидную в плане форму со стреловидностью, равной стреловидности лонжеронов правой и левой консолей крыла, или со стреловидностью, равной взаимной стреловидности единого для двух консолей цельного лонжерона крыла самолета. Вторая конструкция предпочтительнее, так как изгибающие нагрузки, действующие на правую и левую консоли, замыкаются на цельном лонжероне, и на шпангоуты передается лишь вертикальная нагрузка.
На композиционном материале шпангоутов и лонжеронов (или цельного лонжерона) следует сделать усиливающие накладки, предпочтительно металлические (дюралюминий, титан, высококачественная сталь).
При использовании для крепления лонжеронов (лонжерона) двух силовых шпангоутов расстояние между ними должно быть равно ширине лонжеронов (лонжерона).
Далее возможны два варианта.
Если лонжерон имеет коробчатую конструкцию, то он крепится к шпангоутам болтовым соединением, перпендикулярным плоскости шпангоута в месте крепления. Соединение желательно производить на клею, например, на полиэфирном или эпоксидном связующем, идентичным связующему применяемого композитного материала.
Если же лонжерон имеет двутавровую конструкцию, то он имеет изнутри две усиливающие швеллерообразные накладки, которые притянуты к шпангоутам через дистанционные втулки болтовым соединением, перпендикулярным плоскости шпангоута в месте крепления. Соединение также желательно производить на клею.
Если применен цельный лонжерон на две консоли, то усиливающих накладок будет 4, то сеть по две на правую и левую консоли крыла.
На фиг. 1 изображено горизонтальное сечение самолета по месту болтового соединения цельного лонжерона к двум силовым шпангоутам. На фиг. 2 изображен в вертикальном сечении по болтовому соединению узе крепления цельного лонжерона крыла самолета. На фиг. 3 показан двухмоторный четырехместный самолет с крылом обратной стреловидности, имеющий узел крепления крыла данного типа.
На фиг. 1 фюзеляж самолета 1 имеет внутри два силовых шпангоута 2, имеющих стреловидную форму. В промежуток между ними с небольшим натягом или с минимальным зазором вставлен цельный лонжерон 3, прикрепленный к шпангоутам двумя или более сквозными болтовыми соединениями из болтов 4 и гаек 5.
На фиг. 2 в промежуток между двумя силовыми шпангоутами 2 вставлен двутавровый цельный лонжерон 3, усиленный изнутри в месте крепления двумя швеллерообразными дюралюминиевыми накладками 6. Накладки поджаты двумя дистанционными втулками 7, расположенными между стенкой лонжерона и шпангоутами 2. С другой стороны шпангоутов имеются плоские усиливающие накладки 8. Два шпангоута 2, лонжерон 3, две усиливающие накладки 6, две усиливающие накладки 8 и две дистанционные втулки 7 стянуты болтовым соединением из болта 4, гайки 5 и шайбы 9.
Работает узел крепления так: после сборки узла крепления в отверстие вставляется крепежный болт с гайкой и шайбой, и затягивается с нужным крутящим моментом.