НОСОВОЙ ОБТЕКАТЕЛЬ ВЫСОКОСКОРОСТНОГО ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА В ТРАНСПОРТНО-ПУСКОВОМ КОНТЕЙНЕРЕ И СПОСОБ ЕГО СБОРКИ
HIGH-SPEED AIRCRAFT NOSE CONES IN TRANSPORT-LAUNCH CONTAINER AND METHOD FOR ITS ASSEMBLY

Заявляемое техническое решение относится к области летательных аппаратов (ЛА), а именно к носовым обтекателям (НО) ЛА, размещаемых в транспортно-пусковых контейнерах (ТПК), и может найти применение на высокоскоростных ЛА, разрабатываемых, в том числе, под условия подводного старта.
Известен НО ЛА в ТПК по патенту РФ №2695470.
Данный НО имеет следующие недостатки:
1. не обеспечивается плавность обводов:
- по стыку днища НО с корпусом НО, т.к. сферическая поверхность днища не обеспечивает плавного сопряжения с цилиндрическим корпусом НО;
- по такелажным узлам, т.к. они не закрыты крышками, обеспечивающими плавность обводов;
- по заднему торцу цилиндрического корпуса НО с носовой частью ЛА с образованием ступеньки по потоку;
- по отверстиям для штоков пиростопоров, удерживающих НО на носовой части ЛА.
2. после выхода ЛА с НО из ТПК, остающиеся в цилиндрических гнездах ТПК части срезных элементов снижают эксплуатационную надежность изделия, т.к. они могут выпасть из гнезд и оказаться внутри ТПК, что может отрицательно повлиять на работу агрегатов и механизмов очередного ЛА в ТПК и самого ТПК.
3. наличие одного элемента герметизации по контакту НО с носовой частью ЛА и по стыку крышек НО с корпусом НО значительно усложняет технологию сборочных работ при проверках на герметичность элементов НО и соединения НО с ЛА, что приводит к значительному увеличению трудоемкости. Это связано с тем, что данном случае для контроля герметичности используется метод накопления при атмосферном давлении с использованием пробных газов в контрольной среде.
Метод основан на принципе проникновения пробного газа через места негерметичности в замкнутый объем, где происходит его накопление и увеличение его концентрации. Оценка величины натекания производится путем отбора проб из объема накопления.
Данному методу свойственен ряд ограничений и недостатков:
- необходимость использования дорогостоящих пробных газов (гелия, элегаза и др.);
- после использования пробных газов при испытаниях требуется длительная продувка внутренних полостей НО с последующим контролем остаточной концентрации пробного газа;
- большая трудоемкость и продолжительное время испытания.
Данное устройство принято за ближайший аналог.
Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является:
- обеспечение плавных обводов на НО, включая такелажные узлы, и на высокоскоростном ЛА (ВЛА) с установленным НО;
- обеспечение невыпадания частей срезных элементов, остающихся в цилиндрических гнездах ТПК после выхода ВЛА с НО из ТПК с их последующим снятием;
- упрощение технологии и снижение трудоемкости сборочных работ и проверок на герметичность элементов НО и соединения НО с ВЛА путем введения дополнительного элемента герметизации вместе с прижимным кольцом по контакту НО с носовой частью ВЛА и дополнительного элемента герметизации по контакту крышек НО с люками НО, что позволит:
- производить проверку на герметичность по методу спада давления в полости между двумя элементами герметизации, объем которой весьма мал;
- добиться высокой степени чувствительности и точности метода из-за малого объема полости;
- свести контроль герметичности к регистрации падения давления в полости по показаниям манометра;
- исключить необходимость использования дорогостоящих пробных газов (гелия, элегаза и др.);
- исключить необходимость продувки внутреннего пространства НО с последующим контролем выполнения требования по допустимой остаточной концентрации пробного газа.
Поставленная задача достигается тем, что НО ВЛА в ТПК, закреплен пиростопорами с возможностью отделения на носовой части ВЛА и имеет выступ для упора в перестыковочное кольцо ТПК, НО закреплен на перестыковочном кольце с помощью срезных элементов с обеспечением герметичности с ТПК, в НО установлен элемент герметизации с прижимным кольцом, контактирующий с носовой частью ВЛА, при этом НО состоит из днища и корпуса, образующих разъемное соединение с обеспечением герметизации стыка, на днище НО установлены четыре сухаря для такелажных работ с ВЛА, а в корпусе НО установлена система двигателей разворота ВЛА и увода НО и выполнены люки для монтажа пиростопоров с последующей установкой крышек, содержащих элемент герметизации, НО включает юбку конической формы, образующую разъемное соединение с корпусом НО и обеспечивающую плавный обвод с носовой частью ВЛА, днище НО по внешнему контуру выполнено в форме эллипса или овала путем вращения вокруг оси НО с обеспечением плавного обвода с корпусом НО, в перестыковочном кольце установлены штыри, фиксирующие от выпадания оставшиеся на ТПК части срезных элементов после выхода ВЛА с НО из ТПК, в корпусе НО установлены два элемента герметизации с прижимными кольцами, контактирующие с носовой частью ВЛА, при этом прижимные кольца установлены с возможностью смещения вдоль оси НО путем вращения винтов крепления к НО, а в прижимном кольце, расположенном между элементами герметизации, выполнено отверстие с выходом в полость между элементами герметизации и закрываемое на входе съемной заглушкой с обеспечением герметичности, кроме того, в крышках люков установлены два элемента герметизации и выполнено отверстие с выходом в полость между элементами герметизации и закрываемое на входе съемной заглушкой с обеспечением герметичности.
Сухари для такелажных работ закрыты крышками с образованием плавного внешнего обвода с днищем НО.
Крепление НО к носовой части ВЛА выполнено путем захода штоков пиростопоров в ответные отверстия носовой части с одновременным отжатием подпружиненных крышек, закрывающих данные отверстия с обеспечением плавного обвода с носовой частью ВЛА.
При установленном НО со стороны заднего торца юбки обеспечивается заданный зазор между юбкой и носовой частью ВЛА, позволяющий отодвигать юбку от остальной части НО после снятия крепежа.
Днище НО по внешнему обводу выполненное в форме овала, образовано двумя окружностями большого диаметра, центры которых лежат на оси НО и сопряженными с ними двумя окружностями малого диаметра с отсечением половины овала и путем вращения второй половины овала вокруг оси НО.
Наружная оболочка носовой части ВЛА, выполнена из минерального стеклопластика, при этом по поверхности контакта наружной оболочки с двумя элементами герметизации нанесено газонепроницаемое покрытие с обеспечением требуемой шероховатости.
Поставленная задача применительно к способу сборки НО с носовой частью ВЛА достигается тем, что сначала от НО отстыковывается юбка и снимаются крышки, вращением винтов крепления прижимных колец к НО выводим элементы герметизации из обжатого состояния, далее заводим юбку на носовую часть ВЛА и устанавливаем НО, при этом штоки пиростопоров заходят в ответные отверстия носовой части ВЛА с одновременным отжатием подпружиненных крышек носовой части, закрывающих данные отверстия, после закрепления пиростопоров на НО обжимаются элементы герметизации за счет вращения винтов крепления прижимных колец к НО и после снятия заглушки в полость между элементами герметизации подается воздух или азот под давлением, производится выдержка по времени и по контрольным приборам определяется величина спада давления за время выдержки и делается вывод о герметичности по данному стыку, после этого давление сбрасывается и в отверстие устанавливается заглушка с обеспечением герметичности, далее на НО устанавливаются крышки с предварительно снятыми заглушками, и в полость между двумя элементами герметизации подается воздух или азот под давлением, по контрольным приборам определяется величина спада давления за время выдержки и делается вывод о герметичности стыков крышек с НО, после этого давление сбрасывается и в отверстия крышек устанавливаются заглушки с обеспечением герметичности, далее к НО подвигается юбка и соединяется с ним с помощью крепежа.
Предложенное техническое решение поясняется чертежами.
На фиг. 1 дан вид на НО 1 ВЛА 2 в ТПК 3. Здесь также показаны днище 4, корпус 5 и юбка 6, как составные части НО 1, одна из крышек люков 7 и один из двигателей 8 системы двигателей разворота ВЛА 2 и увода НО 1. Введение юбки 6 позволило обеспечить более плавные обводы на ВЛА 2 с установленным НО 1, а также улучшить массово-центровочные характеристики НО 1, в связи с чем отпала необходимость в центровочных грузах, которые есть в ближайшем аналоге.
На фиг. 2 дан вид А на днище 4 НО 1, один из двигателей системы двигателей разворота ВЛА 2 и увода НО 1 обозначен поз. 8.
На фиг. 3 дан разрез Б-Б по одному из сухарей 9 для такелажных работ, установленному на днище 4. Сухарь 9 закрыт съемной крышкой 10, обеспечивающей плавный внешний обвод с днищем 4.
На фиг. 4 показан разрез В-В, где изображен НО 1 с днищем 4 и корпусом 5, опертый выступом 11 на перестыковочное кольцо 12, соединенное с ТПК 3, а также один из срезных элементов 13 крепления НО 1 к перестыковочному кольцу 12. На остающейся части срезного элемента 13 после выхода ВЛА с НО 1 из ТПК 3 выполнена канавка 14 для штырей 16, показанных на фиг. 5.
На фиг. 5 изображен разрез Г-Г, где показано крепление перестыковочного кольца 12 к ТПК 3 крепежом 15, а также изображены штыри 16, которые благодаря канавке 14 удерживают оставшуюся на ТПК часть срезного элемента 13 от выпадания после выхода ВЛА из ТПК.
На фиг. 6 дано сечение Е-Е по стыку корпуса 5 с юбкой 6, которые соединяются с помощью крепежа 17.
На фиг. 7 дан разрез Д-Д по месту соединения НО 1 с носовой частью 2 ВЛА. показаны корпус 5 и юбка 6 НО 1 и крышка люка 7, обеспечивающая доступ к пиростопору 18, шток 19 которого входит в ответное отверстие втулки 20 в носовой части 2 ВЛА, отжимая подпружиненную крышку 21. Элементы герметизации 22 по контакту НО 1 с носовой частью 2 ВЛА находятся в обжатом состоянии благодаря прижимным кольцам 23 и 24. Отверстие 25 в кольце 23 выходит в полость 26 между элементами герметизации 22 и закрывается на входе съемной заглушкой 27 с обеспечением герметичности. В крышке люка 7 установлены два элемента герметизации 28 и выполнено отверстие 29 с выходом в полость 30 между элементами герметизации 28 и закрываемое на входе съемной заглушкой 31 с обеспечением герметичности.
Здесь также представлен вариант исполнения носовой части 2 ВЛА, когда наружная оболочка 32 выполнена из минерального стеклопластика, при этом по поверхности контакта наружной оболочки 32 с двумя элементами герметизации 22 нанесено газонепроницаемое покрытие 33 с обеспечением требуемой шероховатости.
На фиг. 8. представлена выноска Ж, где показаны втулка 20 с отверстием и подпружиненная крышка 21, перекрывающая это отверстие после отделения НО 1 от носовой части 2 ВЛА с обеспечением плавного обвода.
На фиг. 9. представлен момент сборки, когда на корпусе 5 НО 1, установленном на носовой части 2 ВЛА обжимаются элементы герметизации 22 за счет вращения винтов 34 крепления на НО 1 прижимных колец 23 и 24.
Юбка 6 НО 1 отведена от корпуса 5.
На фиг. 10 приведена схема проверки на герметичность по месту контакта НО 1 с носовой частью 2 ВЛА. Показаны корпус 5 НО 1 с носовой частью 2 ВЛА и обжатые элементы герметизации 22. Схематично изображены манометр 35 и трубопровод 36 подачи газа в полость между элементами герметизации 22.
На фиг. 11 приведена схема проверки на герметичность по стыку крышки 7 с люком корпуса 5 НО 1. Схематично изображены манометр 35 и трубопровод 36 подачи газа в полость между элементами герметизации 28.
Таким образом, в пояснениях к фиг. 1 - фиг. 11 полностью описана работа устройства.
Способ сборки устройства заключается в следующем.
Сначала от НО 1 отстыковывается юбка 6 и снимаются крышки 7, вращением винтов 34 крепления прижимных колец 23 и 24 к НО 1 выводим элементы герметизации 22 из обжатого состояния, далее заводим юбку 6 на носовую часть 2 ВЛА и устанавливаем НО 1, при этом штоки 19 пиростопоров 18 заходят в ответные отверстия 20 носовой части 2 ВЛА с одновременным отжатием подпружиненных крышек 21 носовой части 2 ВЛА, закрывающих данные отверстия 20, после закрепления пиростопоров 18 на НО 1 обжимаются элементы герметизации 22 за счет вращения винтов 34 крепления прижимных колец 23 и 24 к НО 1 и после снятия заглушки 27 в полость 26 между элементами герметизации 22 подается воздух или азот под давлением, производится выдержка по времени и по манометру 35 определяется величина спада давления за время выдержки и делается вывод о герметичности по данному стыку, после этого давление сбрасывается и в отверстие 25 устанавливается заглушка 27 с обеспечением герметичности, далее на НО 1 устанавливаются крышки 7 с предварительно снятыми заглушками 31, и в полость 30 между двумя элементами герметизации 28 подается воздух или азот под давлением, по манометру 35 определяется величина спада давления за время выдержки и делается вывод о герметичности стыков крышек 7 с люками НО 1, после этого давление сбрасывается, в отверстия 29 крышек 7 устанавливаются заглушки 31 с обеспечением герметичности и к НО 1 подвигается юбка 6 и соединяется с ним с помощью крепежа 17.
Далее ВЛА 2 с НО 1 заводится в ТПК 3, при этом для такелажных работ используются сухари 9 на днище 4 НО 1. Для этого снимаются крышки 10 днища 4. При упоре НО 1 корпусом 5, имеющим выступ И, в перестыковочное кольцо 12, закрепленное на ТПК 3, снимается днище 4 и устанавливаются срезные элементы 13, соединяющие НО 1 ВЛА 2 с ТПК 3. С верхнего торца перестыковочного кольца 12 устанавливаются штыри 16, обеспечивающие невыпадание оставшихся частей срезных элементов 13 после выхода ВЛА с НО 1 из ТПК 3. После этого устанавливается днище 4 и крышки 10.
Предложенная конструкция НО успешно прошла лабораторно-стендовые и летно-конструкторские испытания в составе ВЛА и ТПК.
Использование предлагаемого технического решения позволит улучшить аэрогидродинамические характеристики путем обеспечения плавных обводов ВЛА с НО, повысить эксплуатационную надежность путем обеспечения невыпадания оставшихся на ТПК частей срезных элементов после выхода ВЛА с НО из ТПК, упростить технологию и снизить трудоемкость сборочных работ и проверок на герметичность элементов НО и соединения НО с ВЛА.