УСТРОЙСТВО УСТАНОВКИ РАДИОПРОЗРАЧНОГО ОБТЕКАТЕЛЯ НА КОРПУС ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА
INSTALLATION OF RADIOTRANSPARENT FAIRING ON AIRCRAFT BODY

Изобретение относится к авиастроению и может быть использовано при создании конструкций летательных аппаратов (ЛА) всех типов, с установленными на них приемо-передающими антеннами, расположенными под обтекателями.
Проблема, инициирующая создание изобретения, заключается в том, что устройство установки радиопрозрачного обтекателя должно обеспечивать стабильную работу установленных под ним приемо-передающих антенн, имеющих широкие диаграммы направленности, или активных фазированных антенных решеток (АФАР), а также повысить прочностные характеристики радиопрозрачной оболочки, в том числе для крупногабаритных обтекателей, с учетом разрушающих факторов внешней среды, а также допустимых деформаций корпусов ЛА в местах установки.
Известен узел крепления керамического обтекателя с корпусом летательного аппарата (Патент RU 2258283; МПК H01Q 1/42; опубл. 10.08.2005 г.). Узел содержит металлический шпангоут, в котором равномерно по окружности выполнены сквозные продольные пазы, размещенные по центру склейки, который соединен с керамическим обтекателем по сопрягаемым коническим поверхностям слоем эластичного термостойкого клея. Обтекатель базируется на шпангоуте только через слой клея и не имеет жесткого контакта. В зависимости от толщины клея и равномерности его нанесения обтекатель может занимать то или иное положение относительно продольной оси шпангоута, а, следовательно, и корпуса летательного аппарата в целом.
Недостатком конструкции является закрытие диаграммы направленности со стороны металлического шпангоута, что ведет к уменьшению границ сектора обзора, а также невозможность разборки конструкции, например для технического обслуживания, без разрушения клеевого соединения. Кроме того, в процессе эксплуатации, под действием вибраций и набегающего воздушного потока возникают осевые и крутильные колебания, которые приводят к сдвигу, а возможно, и к срезу клеевого соединения, что, при высоких скоростях полета, может привести к срыву обтекателя или его разрушению.
Известен Самолет с обтекателем антенн (патент RU 2599078 С1; МПК В64С 1/36; H01Q 1/42; опубл. 10.10.2016), содержащий радиопрозрачный обтекатель и элементы его стыковки с поверхностью фюзеляжа, при этом обтекатель содержит стыковочный пояс уголкового сечения, стыковочная полка которого выполнена по плоскости стыка и сопрягается с ответной стыковочной полкой балки, которая закреплена на фюзеляже. При этом на стыковочной полке балки установлены направляющие штыри, а на стыковочном уголке обтекателя - ответные гнезда в виде втулок с направляющими отверстиями, кроме того, стыковочные полки, выступающие за контуры радиопрозрачного обтекателя, соединяются силовыми замками и закрыты аэродинамическим обтекателем.
Недостатками конструкции являются ее сложность, закрепление обтекателя только по торцевой части, что может привести к концентрации напряжений в местах крепления. Кроме того не предусмотрено усиление оболочки обтекателя, что может привести к его разрушению под воздействием внешних факторов.
Прототипом изобретения выбрано Устройство установки крупногабаритного (длинного) обтекателя на фюзеляже самолета (патент FR 2369967 (В1), МПК B64C 1/36; опубликовано 02.03.1979), включающее в себя металлические стойки, каждая из которых выполнена в виде профиля с фланцами, один из которых прикреплен к фюзеляжу, а другой соединен с обтекателем.
Недостатками прототипа является то, что в случае выполнения обтекателя радиопрозрачным для возможности эффективного функционирования расположенных под ним антенн приемо-передающих устройств, металлические стойки, расположенные в границах сектора обзора, искажают значения сигналов приема-передачи. Кроме того, выполнение стойки в виде профиля, приводит к увеличению массы конструкции, что имеет негативные последствия для летательных аппаратов.
При создании изобретения была поставлена задача разработки конструкции устройства для установки радиопрозрачного обтекателя, обеспечивающего стабильную работу установленных под ним приемо-передающих антенн, имеющих широкие диаграммы направленности, а также повышения прочностных характеристик радиопрозрачной оболочки.
Поставленная задача решается Конструкцией устройства установки радиопрозрачного обтекателя на корпус летательного аппарата, содержащей установочные стойки, закрепляемые на корпусе и соединенные с обтекателем, при этом установочные стойки изготовлены из радиопрозрачного материала и выполнены в виде стакана, днище которого снабжено элементом для закрепления на корпусе, а горлышко выполнено с отбортовкой, при этом в обтекателе выполнены сквозные проточки, в которых расположены и зафиксированы отбортовки установочных стоек с целью фиксации обтекателя относительно корпуса и исключения его недопустимых деформаций, вызывающих превышение допустимых прочностных характеристик.
Техническим результатом при осуществлении изобретения является обеспечение работы антенных устройств с широкой диаграммой направленности без искажений, а также создание надежного соединения, предотвращающего недопустимые деформации и разрушение обтекателя. В частных случаях исполнения:
- для предотвращения попадания осадков или других элементов из внешней среды, а также для предотвращения свистящего шума при движении, установочные стойки могут быть снабжены заглушками, изготовленными из радиопрозрачного материала и установленными со стороны отбортовок;
- для уменьшения аэродинамического сопротивления торец отбортовки может быть расположен заподлицо с внешней поверхностью обтекателя.
Как вариант частного случая выполнения отбортовки, а также при целесообразности компенсации повышения внутреннего давления под обтекателем отбортовка может быть выполнена «Т» образной.
Как вариант частного случая отбортовки, а также для создания реактивного момента силам, создающим крутящий срывающий момент, действующий на обтекатель, отбортовка может быть выполнена в виде усеченной многогранной пирамиды, при этом для улучшения позиционирования при монтаже, вершина пирамиды может быть направлена в сторону противоположную корпусу летательного аппарата.
Сущность изобретения поясняется следующими графическими материалами:
Фиг. 1 - Обтекатель, вид сверху:
Фиг. 2 - Разрез А-А Фиг. 1:
Фиг. 3 - Разрез Б-Б Фиг. 1:
Фиг. 4 - Элемент В - сечение стойки;
Фиг. 5 - Элемент В - сечение стойки, вариант с крышкой;
Фиг. 6 - Элемент В - сечение стойки, вариант с выполнением отбортовки «Т» образной;
Фиг. 7 Элемент В - сечение стойки, вариант с выполнением отбортовки в виде усеченной многогранной пирамиды;
Фиг. 8 Вид Г Фиг. 7.
В случае размещения на внешней поверхности корпуса летательного аппарата радиоэлектронного оборудования оно закрывается обтекателем с целью снижения аэродинамического сопротивления при движении в полете и для защиты расположенного под ним оборудования от воздействия внешней среды.
В общем случае, обтекатель представляет собой оболочку выпуклой формы, установленную и закрепленную на корпусе.
Устройство установки радиопрозрачного обтекателя 1 на корпус летательного аппарата 2, (Фиг. 1-3) содержит установочные стойки 3, закрепляемые на корпусе и соединенные с обтекателем 1.
Установочные стойки 3 изготавливаются из радиопрозрачного материала, например, из стеклоткани Т-13 по ГОСТ 19170-2001 на связующем ЭДФ по ОСТ6-05-5113-80 и выполняются в виде стакана (Фиг. 4). Выбранная форма стакана обеспечивает технологичность в производстве и хорошие прочностные характеристики, как для полого замкнутого профиля, что дает возможность снизить массу изделия при заданном уровне внешних нагрузок. Днище 5 стакана снабжено элементом для закрепления на корпусе, например, выполненным в днище отверстием под проход болта, для создания резьбового разъемного соединения с корпусом или с промежуточным кронштейном, на котором предварительно будут установлены анкерные гайки.
Горлышко стакана выполнено с отбортовкой 6. В описании настоявшего изобретения под горлышком стакана подразумевается его открытый торец, противоположный днищу.
В обтекателе выполнены сквозные проточки 4, под размещение в них отбортовок 6. Отбортовки 6 располагаются в проточках 4 и фиксируются с ними, например посадкой с натягом по соответствующему квалитету, с дополнительными креплениями или без них.
Количество установочных стоек и места их расположения, а также способы фиксации при установке определяются конструкторской проработкой с учетом размещения подобтекательного антенного оборудования, значений деформаций корпуса ЛА, расчетных нагрузок и динамических воздействий на внешнюю и/или внутреннюю поверхности обтекателя, а также с учетом прогиба обтекателя, что особенно критично для крупногабаритного обтекателя, с целью надежной фиксации обтекателя относительно корпуса и исключения его деформаций, вызывающих превышение допустимых прочностных характеристик.
Величины недопустимых деформаций, приводящих к разрушению оболочки обтекателя, например, прогиб оболочки под действием собственного веса или под действием аэродинамических нагрузок, которые могут вызвать превышение допустимых прочностных характеристик, например, предела прочности материала, определяются прочностными расчетами, известными из курса «Сопротивление материалов».
Соединительные стойки могут быть снабжены заглушками 7 (Фиг. 5), изготовленными из радиопрозрачного материала, например, из стеклоткани Т-10-14 по ТУ6-48-118-95 на связующем ЭДФ по ОСТ6-05-5113-80 и установленными в проточках, например, приклеенными или соединенными внутренним резьбовым соединением по торцу отбортовки.
Торец отбортовки может быть расположен заподлицо с внешней поверхностью обтекателя.
Как вариант выполнения отбортовки, а также для случая целесообразности компенсации повышения внутреннего давления под обтекателем отбортовка может быть выполнена «Т» образной (Фиг. 6).
Как вариант выполнения отбортовки, а также для создания реактивного момента силам, создающим крутящий срывающий момент, действующий на обтекатель, отбортовка может быть выполнена в виде усеченной многогранной пирамиды, при этом для улучшения позиционирования при монтаже, вершина пирамиды может быть направлена в сторону противоположную корпусу ЛА (Фиг. 7, 8).
Установка обтекателя на корпус ЛА может быть произведена следующим образом:
Установочные стойки 3 закрепляют на корпусе 2, например, посредством разъемного соединения, при помощи болтов, подобных болтам с внутренним шестигранником по ОСТ 1 31206-80, пропущенных через отверстие в днище стакана, и предварительно установленных на корпусе анкерных гаек, самоконтрящихся, плавающих в обойме по ОСТ 1 37013-80 или плавающих на профиле по ОСТ 1 37112-89.
С помощью грузоподъемных монтажных приспособлений обтекатель 1, совмещают прорезями 4 с отбортовкой 6 установочных стоек 3 и, при совпадении прорезей с отбортовками, опускают до плотного контакта стыка с корпусом ЛА, фиксируют обтекатель в стойке, например посредством посадки с натягом или клеевого соединения, после чего герметизируют место стыка.
Очевидно, что:
- при работе антенных устройств с широкой диаграммой направленности, в том числе и АФАР, радиоволны будут проходить через опорные стойки без искажения не нарушая информативность принимаемых-или передаваемых сигналов,;
- предлагаемое соединение, включающее замкнутый конструкционный профиль (выполненный в виде стакана), установленный по расчетному месту, является надежным;
- опора на стойки в конструктивно выявленных местах возможных недопустимых деформаций предотвращает его деформации, вызывающие превышение допустимых прочностных характеристик.