КЕССОН ОБТЕКАТЕЛЯ АНТЕНН САМОЛЕТА
RIBBED COFFERS RADOME AIRCRAFT

Предлагаемое изобретение относится к авиационной технике и может быть использовано в конструкциях обтекателей антенн.
Известны конструкции кессонов, состоящие из лонжеронов и нервюр балочных конструкций, которые образуют в кессоне множество изолированных друг от друга тесных объемов. Кессоны такой конструкции не пригодны для размещения большого количества оборудования, такого как антенны, электронные блоки, и связей между ними, например, волноводных, коаксиальных, электрических и других, т.к. это требует больших просторных объемов для размещения оборудования и подходов к нему (1).
Известны конструкции лонжеронов и нервюр, выполненные в виде ферм (2). Однако данная конструкция так же, как и описанная выше в (1), мало пригодна для размещения большого количества оборудования и подходов к нему, так как подкосы ферм делят внутренний объем кессона на множество труднодоступных объемов, такая конструкция больше пригодна, например, для использования под топливные баки.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является конструкция обтекателя антенны (3), у которого кессонная часть содержит лонжероны, выполненные по балочной схеме, и рамные одноконтурные нервюры.
Недостаток заключается в том, что для прокладки линий связи, соединяющих антенны с блоками радиоэлектронной аппаратуры, в стенках лонжеронов, выполненных по балочной схеме, необходимо выполнять множество отверстий и вырезов, а это требует усиления конструкции лонжеронов, что в итоге ведет к увеличению веса кессона и обтекателя в целом. Кроме этого при больших размерах кессона и, соответственно, больших расстояниях между его лонжеронами и нервюрами пояса и стойки одноконтурных рамных нервюр из-за больших нагрузок, действующих на них, представляют собой мощные сооружения, имеющие большую строительную высоту, что существенно уменьшает внутренние, полезные объемы кессона обтекателя, необходимые для размещения оборудования.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение технологических и эксплуатационных качеств обтекателя антенны самолета за счет расширения полезного объема в кессоне обтекателя.
Поставленная задача достигается тем, что в кессоне обтекателя антенн самолета, содержащем, например, два лонжерона и соединяющие их между собой нервюры рамной конструкции, лонжероны и нервюры выполнены в виде многоконтурных рам, при этом нервюры соединены с лонжеронами по рамным стойкам лонжеронов.
По сравнению с прототипом, где конструкция кессона включает балочные лонжероны и мощные рамные одноконтурные нервюры, пояса и стойки которых имеют большую строительную высоту, что существенно уменьшает внутренние полезные объемы кессона, предложена рамная многоконтурная конструкция лонжеронов и нервюр, с установкой нервюр по рамным стойкам лонжеронов, что позволило установить множество нервюр, уменьшить нагрузки на них, в результате чего уменьшилась строительная высота их балок и стоек, и за счет этого расширились полезные объемы в кессоне обтекателя, необходимые для размещения большого количества оборудования, и обеспечились подходы к нему при монтаже и эксплуатации. Кроме этого такая силовая схема кессона обтекателя позволила обеспечить равномерную передачу нагрузок на конструкцию кессона, его лонжеронов, нервюр и панелей и при минимуме веса конструкции сохранить ее прочностные и ресурсные характеристики, повысить технологические и эксплуатационные качества конструкции кессона. Таким образом, предлагаемое изобретение соответствует условию новизны, изобретательского уровня и промышленной применимости.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где на:
фиг.1 изображена схема расположения кессона в обтекателе антенн самолета;
фиг.2 - кессон обтекателя антенн самолета;
фиг.3 - сечение А-А, разрез кессона по нервюре;
фиг.4 - сечение Б-Б, узел стыка (соединения) нервюр с лонжеронами кессона.
Кессон 1 обтекателя 2 антенн самолета расположен в центральной части обтекателя 2 и является частью его конструкции, включающей консольные оболочки 3 и узел 4 крепления обтекателя 2 к самолету, и воспринимает нагрузки, действующие на него.
Кессон 1 состоит не менее чем из двух лонжеронов 5, нервюр 6 и панелей 7. Лонжероны 5 выполнены в виде многоконтурных рам, каждая из которых образована стойками 8, соединяющими пояса 9 лонжеронов 5.
Нервюры 6 выполнены в виде многоконтурных рам, каждая из которых образована стойками 10, соединяющими пояса 11 нервюр 6. Нервюры 6 своими рамными стойками 10 соединены с лонжеронами 5 по их рамным стойкам 8. Количество рам лонжеронов 5 и нервюр 6 выбирается из соображений обеспечения прочности кессона 1 и необходимости размещения в нем оборудования, а также подходов к нему при его монтаже и эксплуатации.
В полете и при взлете - посадке самолета на кессон 1 и обтекатель 2 в целом действуют аэродинамические, инерционные и массовые нагрузки. Кессон 1 воспринимает нагрузки от консольных оболочек 3 в виде изгибающего и крутящего моментов и перерезывающей силы. Изгибающий момент от консольных оболочек 3 воспринимают нервюры 6, установленные с малым шагом, при этом, из-за большого их количества нагрузка на каждую из нервюр 6 уменьшается, что позволяет изготавливать пояса 11 и стойки 10 нервюр 6 облегченными, с малой строительной высотой, что, в свою очередь, позволяет обеспечить просторный объем внутри кессона 1, необходимый для размещения оборудования и подходов к нему.
Нервюры 6, соединяясь с лонжеронами 5, соединяются своими стойками 10 со стойками 8 лонжеронов 5, в связи с этим поток касательных сил в контуре кессона 1, образованного панелями 7 кессона 1 и стойками 8, соединяющими пояса 9 лонжеронов 5, распределяется между стойками 8 и 10, уменьшая уровень напряжений в контуре, а это увеличивает ресурс конструкции, кроме того, соединение стоек 10 нервюр 6 со стойками 8 лонжеронов 5 приводит к их объединению (слиянию), при этом площадь внутренних контуров рам между стойками 8, соединяющими пояса 9 лонжеронов 5, остается свободной, и используется для прохода связей, например волноводных, коаксиальных, электрических и других, соединяющих оборудование, размещаемое внутри кессона 1 и снаружи его. Все действующие на обтекатель 2 нагрузки передаются на узел 4 крепления обтекателя 2 к самолету. Это способствует повышению технологичности конструкции и снижению ее веса. Однако в зависимости от компоновочных и прочностных соображений, габаритов и характера оборудования и исходя из условий его установки может быть несколько вариантов соединения нервюр 6 с лонжеронами 5 по их стойкам 8 и 10. Тем не менее любой из вариантов такого стыка (слияния) не может изменить потока касательных сил в контуре кессона 1.
Таким образом, создана такая силовая схема кессона обтекателя самолета, которая позволила обеспечить равномерную передачу нагрузок на конструкцию кессона, его лонжеронов, нервюр и панелей и при минимуме веса конструкции сохранить ее прочностные и ресурсные характеристики, повысить технологические и эксплуатационные качества конструкции кессона.
Источники информации
1. М.Н.Шульженко "Конструкция самолетов", изд. "Машиностроение", Москва, 1971 г. Рис.2.44, стр.95, рис 2.30, стр.86.
2. М.Н.Шульженко "Конструкция самолетов", изд. "Машиностроение", Москва, 1971 г. Рис.2.28, стр.85; рис.2.27, стр.84.
3. Прототип: РЛС на самолете Boeing AWACS см. журнал "Aircraft", Aerospace Publishing №2, стр.2838-2839, 1994 г., и кн. «Итоги науки и техники». Авиастроение, том 1 «современные самолеты США и стран западной Европы» авт. Ю.П.Струков, Москва, 1973 г., стр.82, рис.35.