ОПОРНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ВСПОМОГАТЕЛЬНОЙ СИЛОВОЙ УСТАНОВКИ
AUXILIARY POWER PLANT SUPPORT SYSTEM

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к опорным системам для больших и тяжелых частей машин, в частности к опорным системам, которые отличаются высокой механической прочностью и повышенной устойчивостью к воспламенению. Более конкретно, изобретение относится к опорным системам для вспомогательных силовых установок, используемых в авиации.
Уровень техники
Вспомогательная силовая установка обычно размещается в хвостовой части летательного аппарата, и ее вес может превышать 600 кг. Кроме того, в результате работы двигателя установки температура в отсеке, в котором она размещается, может достигать 200°С.
По этой причине материалы, из которых изготавливаются опорные системы вспомогательных силовых установок, должны иметь высокую механическую прочность, рассчитанную на вес двигателя с учетом напряжений, вызываемых вибрацией, возникающей при работе двигателя, и должны иметь повышенную устойчивость к усталости материала, связанной с такой вибрацией.
Также эти материалы должны иметь достаточно высокую устойчивость к действию высоких температур, при этом снижение их механической прочности должно быть минимальным. Кроме того, эти материалы должны удовлетворять требованиям огнеупорности в течение достаточного периода времени, который должен быть не меньше чем 15 минут, и выдерживать при этом специфические нагрузки, возникающие при пожаре.
В известных опорных системах, обладающих вышеуказанными характеристиками, для обеспечения надлежащего крепления двигателя используется сложные балочные конструкции.
Недостатком этих известных систем прежде всего является их сложность и размеры, что влечет за собой сложность и высокую стоимость производства и сборки; кроме того, они характеризуется большим количеством используемых частей и затрудненным доступом в отсек вспомогательной силовой установки для проведения проверок и выполнения работ по техническому обслуживанию как самой силовой установки, так и опорной системы, что обусловливает высокую стоимость ремонта опорной системы в случае необходимости.
Поэтому имеется необходимость в создании упрощенной системы, обеспечивающей надлежащую опору вспомогательной силовой установки и решающей проблемы известных опорных систем.
Краткое изложение сущности изобретения
В основу настоящего изобретения положена задача создания опорной системы для вспомогательной установки летательного аппарата, в которой преодолены вышеуказанные недостатки известных систем. Изобретение позволяет достичь совершенного крепления вспомогательной силовой установки летательного аппарата в отсеке, в котором она размещается, с улучшенными характеристиками в отношении усталости материала по сравнению с существующими конструкциями и улучшенными возможностями по осуществлению технического обслуживания.
Предложенная в изобретении опорная система для вспомогательной системы содержит набор по меньшей мере трех соединительных деталей, выполненных из материала, имеющего достаточную устойчивость к воспламенению так, чтобы они могли выдерживать нагрузки, развивающиеся в случае пожара, и способного выдерживать высокие температуры, которые могут возникать вблизи от вспомогательной силовой установки, и при этом их характеристики не должны снижаться.
Соединительные детали имеют в основном цилиндрическую форму. Основным достоинством такой формы является простота изготовления, и, кроме того, в этом случае отсутствуют углы, на которых могут накапливаться напряжения, приводящие к разрушению устройств.
На одном конце каждой соединительной детали имеется стыковочное средство, посредством которого они прикрепляются к несущей конструкции отсека размещения вспомогательной силовой установки, а на другом конце имеется крепежное средство для прикрепления к вспомогательной силовой установке, с помощью которого обеспечивается ее эффективная и простая опора.
Материалы, используемые для соединительных деталей, имеют высокое тепловое сопротивление и повышенную устойчивость к вибрации и к усталости, например может использоваться титан или сталь, и в предпочтительном варианте осуществления изобретения используются полые соединительные детали, в которых высокие характеристики устойчивости к вибрации сочетаются с легкостью и сниженной стоимостью.
Предложенная в изобретении опорная система может быть реализована таким образом, чтобы соединительные детали были прикреплены к нижней поверхности отсека вспомогательной силовой установки, и она подпиралась этими соединительными деталями, или чтобы соединительные детали были прикреплены к верхней поверхности отсека вспомогательной силовой установки, и в этом случае она подвешивается на этих соединительных деталях. Преимуществом второго варианта осуществления изобретения является обеспечение более удобного доступа внутрь отсека.
Соединительные детали могут быть размещены разными способами, хотя в предпочтительном варианте осуществления изобретения они размещены таким образом, что их соединение со вспомогательной силовой установкой осуществляется по периферии ее соответствующей поверхности, к которой они крепятся, что позволяет обеспечить лучшее крепление и повышенную устойчивость двигателя установки.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения используются три соединительных детали, две из которых размещаются в передней части двигателя, а третья деталь - в его задней части, в результате чего достигается оптимальное крепление, обеспечивающее необходимую устойчивость с использованием минимума точек крепления.
Для обеспечения оптимальной устойчивости соединительные детали могут быть наклонными и/или криволинейными так, чтобы они могли быть наилучшим образом подогнаны к форме несущей конструкции и к установочной поверхности двигателя.
Также для увеличения прочности соединительных деталей в предпочтительном варианте осуществления изобретения используются ребра, проходящие по всей длине их поверхности.
Кроме того, в предпочтительном варианте осуществления опорной системы в соединительных деталях используются переходники для балок, обеспечивающие совместимость опорной системы с крепежными средствами вспомогательной силовой установки, предназначенными для соединения с балками известных опорных систем.
Краткое описание чертежей
В нижеприведенном описании раскрываются варианты осуществления изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых показано:
на фиг.1 - схематический вид предложенных в изобретении соединительных деталей, соединенных с несущей конструкцией и со вспомогательной силовой установкой в отсеке вспомогательной силовой установки;
на фиг.2 - детальный вид предпочтительного варианта осуществления изобретения, на котором показаны задняя и передние соединительные детали;
на фиг.3 - вид одной из передних соединительных деталей предпочтительного варианта осуществления изобретения, представленного на фиг.2;
на фиг.4 - вид задней соединительной детали предпочтительного варианта осуществления изобретения, представленного на фиг.2;
Варианты осуществления изобретения
На фиг.1 и 2 представлен вариант осуществления изобретения. Опорная система для вспомогательной силовой установки 1 летательного аппарата обеспечивает ее крепление к несущей (стационарной) конструкции 2 отсека 6, в котором размещена вспомогательная силовая установка и который обычно располагается в хвостовой части летательного аппарата. Температура в отсеке 6 вспомогательной силовой установки 1 при ее работе может достигать 200°С. По этой причине опорная система для вспомогательной силовой установки выполнена из материала, имеющего высокую механическую прочность, а также достаточно трудновоспламеняющегося так, чтобы противостоять нагрузкам, возникающим при пожаре, и чтобы выдерживать высокие температуры без снижения характеристик высокой механической прочности.
Как показано фиг.3, опорная система для вспомогательной силовой установки содержит стыковочные средства 8 опорной системы, которые сопрягаются с стыковочными средствами 12 несущей конструкции 2, посредством которых опорная система прикрепляется к несущей конструкции 2, и она также содержит крепежные средства 10 опорной системы, которые сопрягаются с крепежными средствами 13 вспомогательной силовой установки 1, посредством которых опорная система прикрепляется к вспомогательной силовой установке 1.
Предложенная в изобретении опорная система отличается тем, что она содержит по меньшей мере три соединительные детали 3, 4, 5, имеющие в основном цилиндрическую форму и содержащие первые концы 7, снабженные стыковочными средствами 8 опорной системы, и вторые концы 9, снабженные крепежными средствами 10 опорной системы, таким образом, что первые концы 7 присоединены к несущей конструкции отсека 6 вспомогательной силовой установки, и вторые концы 9 присоединены к вспомогательной силовой установке 1.
Преимуществом описанного варианта предложенной в изобретении опорной системы для вспомогательной установки по сравнению с известными системами для крепления с помощью балочных конструкций является упрощение конструкции опорной системы и снижение ее веса, а также уменьшение числа частей, необходимых для должного крепления вспомогательной силовой установки.
Кроме того, достоинством такой системы является обеспечение более удобного доступа для ее проверки и выполнения работ по техническому обслуживанию по сравнению с усложненными балочными конструкциями и нехваткой пространства в отсеке 6 вспомогательной силовой установки, характерными для соответствующих известных технических решений. Все это повышает удобство выполнения работ по техническому обслуживанию и уменьшает время их выполнения, что, в конечном счете, приводит к уменьшению затрат.
Достоинством в основном цилиндрической формы соединительных деталей 3, 4, 5 является упрощение изготовления, и, кроме того, в этом случае отсутствуют углы, на которых могут накапливаться напряжения, которые могут приводить к разрушению указанных устройств.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения используются полые соединительные детали 3, 4, 5. В этом случае обеспечивается высокая механическая прочность соединительных деталей 3, 4, 5 и вместе с тем они удовлетворяют требованиям устойчивости к вибрации и к усталости материала, и при этом достигается экономия материала, что дает снижение стоимости, а также уменьшение веса опорной системы и повышение ее эффективности.
В одном варианте осуществления изобретения несущая конструкция 2, к которой присоединены первые концы 7 соединительных деталей 3, 4, 5, располагается в нижней части отсека 6 вспомогательной силовой установки, а вторые концы 9 соединительных деталей 3, 4, 5 соединены с нижней поверхностью вспомогательной силовой установки 1 таким образом, что она установлена на этих соединительных деталях.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения несущая конструкция 2, к которой присоединены первые концы 7 соединительных деталей 3, 4, 5, располагается в верхней части отсека 6 вспомогательной силовой установки, а вторые концы 9 соединительных деталей 3, 4, 5 соединены с верхней поверхностью вспомогательной силовой установки 1 таким образом, что она подвешена на этих соединительных деталях. Достоинством этого варианта является обеспечение более удобного доступа в отсек 6 вспомогательной силовой установки для проверки и выполнения работ по техническому обслуживанию, поскольку в большинстве случаев дверь в отсек 6 вспомогательной силовой установки располагается в нижней части летательного аппарата так, что если вспомогательная силовая установка 1 подвешена с помощью опорной системы, размещенной на верхней поверхности отсека 6, то возможности доступа в отсек в этом случае будут лучше по сравнению конфигурацией, когда вспомогательная силовая установка 1 установлена на опорной системе, размещенной на нижней поверхности отсека.
В различных вариантах осуществления изобретения могут изменяться как число используемых соединительных деталей, так и расположение точек их крепления к вспомогательной силовой установке 1. В зависимости от числа соединительных деталей и их размещения по отношению к вспомогательной силовой установке 1 возможны различные варианты осуществления изобретения, например расположение соединительных деталей вдоль различных линий на поверхности вспомогательной силовой установки или в соответствии с определенной схемой размещения.
Вне зависимости от варианта осуществления изобретения число соединительных деталей 3, 4, 5, которые должны использоваться, должно быть не меньше трех для того, чтобы обеспечивать необходимую устойчивость крепления двигателя, хотя может использоваться и большее число соединительных деталей.
В представленном варианте осуществления изобретения опорная система содержит три соединительных детали 3, 4, 5, которые обеспечивают соответствующую устойчивость в сочетании с дополнительным достоинством упрощения и, соответственно, удешевления конструкции по сравнению с более сложными известными конструкциями. Кроме того, в этом варианте осуществления изобретения соединительные детали 3, 4, 5 размещены таким образом, что они не находятся на одной линии и присоединены к вспомогательной силовой установке 1 по периферии ее установочной поверхности, обеспечивая повышенную устойчивость по сравнению с другими конфигурациями.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения соединительные детали 3, 4, 5 содержат по меньшей мере одну заднюю соединительную деталь 3, присоединенную к задней части вспомогательной силовой установки 1, первую переднюю соединительную деталь 4 и вторую переднюю соединительную деталь 5, которые присоединены к передней части вспомогательной силовой установки 1. Преимуществом такой конфигурации является обеспечение совершенного крепления вспомогательной силовой установки 1 с использованием минимального числа точек крепления в сочетании с необходимым поглощением возникающих вибраций и напряжений, связанных с деформациями летательного аппарата.
В рассматриваемом предпочтительном варианте осуществления изобретения первая передняя соединительная деталь 4 и вторая передняя соединительная деталь 5 имеют небольшую кривизну так, чтобы несмотря на кривизну верхней поверхности отсека 6 вспомогательной силовой установки, на которой размещается несущая конструкция 2, к которой прикреплены соединительные детали 3, 4, 5, первая передняя соединительная деталь 4 и вторая передняя соединительная деталь 5 располагались таким образом, чтобы устройства 10 крепления вторых концов 9 опорной системы были присоединены к вспомогательной силовой установке 1 в горизонтальной плоскости, в результате чего обеспечивается более надежное и более устойчивое крепление с улучшенным распределением веса и напряжений.
В этом первом предпочтительном варианте осуществления изобретения задняя соединительная деталь 3 меньше, чем первая передняя соединительная деталь 4 и вторая передняя соединительная деталь 5, и для того, чтобы повысить механическую прочность, на задней соединительной детали имеются боковые ребра 15, проходящие по всей длине ее внешней поверхности.
В этом предпочтительном варианте осуществления для опорной системы вспомогательной силовой установки используется сталь, предпочтительно марки РН13-8Мо (1.4534), имеющая высокую прочность. Этот материал по сравнению с другими высокопрочными материалами, например титаном, обладает тем преимуществом, что его некоторые механические характеристики такие, как прочность и усталость, меньше изменяются при повышении температуры.
В вариантах осуществления изобретения крепление стыковочных средств 8 опорной системы к несущей конструкции 2 осуществляется с помощью по меньшей мере трех болтов 11, которые проходят по меньшей мере через три отверстия 14 в стыковочных средствах 8 опорной системы и по меньшей мере через три отверстия 14, сопряженные с ними, в несущей конструкции 2. Аналогично, присоединение крепежных средств 10 опорной системы к вспомогательной силовой установке 1 осуществляется с помощью по меньшей мере трех болтов 11, которые проходят по меньшей мере через три отверстия 14 в крепежных средствах 10 опорной системы и по меньшей мере через три отверстия 14, сопряженные с ними, во вспомогательной силовой установке 1. Преимуществом этого варианта крепежных средств 8 и 10 опорной системы является их простота, а также удобство проведения их проверок и выполнения работ по техническому обслуживанию, поскольку все, что необходимо, это замена изношенных болтов 11.
В представленном предпочтительном варианте предложенной в изобретении опорной системы для вспомогательной силовой установки число отверстий 14 под болты как в стыковочных средствах 8 опорной системы, так и в ее крепежных средствах 10, а также в несущей структуре 2 и во вспомогательной силовой установке 1, равно четырем. При такой схеме достигается полное крепление в точках соединения с использованием небольшого количества элементов.
Вне зависимости от используемого варианта каждая из соединительных деталей 3, 4, 5 может содержать переходники 16 для балок, которые обеспечивают совместимость опорной системы для вспомогательной силовой установки с использующимися крепежными устройствами с традиционными балками без необходимости осуществлять какие-либо работы по сопряжению вспомогательной силовой установки для ее крепления.