Отсек фюзеляжа летательного аппарата с вырезом под люк
FUSELAGE COMPARTMENT OF THE AIRCRAFT WITH A HATCH CUTOUT

Изобретение относится к области авиационной техники, конкретно к обрамлению выреза под люк в отсеке фюзеляжа летательного аппарата (ЛА).
Предшествующий уровень техники
Фюзеляжи ЛА имеют двери, аварийные, багажные, грузовые и другие люки, которые вызывают концентрацию усилий и напряжений в зонах вырезов и требуют адекватного усиления. Масса усиливающих элементов таких конструкций значительно превосходит массу вырезанной части фюзеляжа.
Известные конструкции фюзеляжей ЛА в зонах вырезов под люки, как показано на фиг. 1, обычно содержат окантовки 2 или угловые дублеры с наружной и внутренней стороны обшивки фюзеляжа, усиленные шпангоуты 5, расположенные по поперечным краям выреза, и бимсы или балки 11, 12 вдоль продольных краев выреза [M.C.Y. Niu. Airframe structural design. Hong Kong: Conmilit Press Ltd. 1988. 612 p.].
Известен патент [RU 2424945 C2, МПК B64C 1/14, E06B 1/04, 26.07.2007, бюл. №21. Д. Лярше. Дверное обрамление для летательного аппарата], в котором конструкция дверного обрамления для фюзеляжа ЛА имеет каркас, внутри которого установлена дверь. Каркас содержит внешнюю раму, внутреннюю раму, а также ребро, установленное между внешней и внутренней рамой. Ребро, выполненное из композитного материала, имеет форму гармошки и содержит последовательность вставок в виде формы буквы V.
Также известен патент [DE 102009057010 (А1), МПК В64С 1/14, 09.06.2011, Weber Markus J, Machunze Wolfgang, Prowe Jens-Ulrich, Joern Paul, Meyer Lars. Door panel arrangement for fuselage structure of aircraft, has door panel including rear structure with door frame, which limits door cutout for receiving aircraft door, where center section of cutout is arranged between fuselage frames], в котором конструкция обрамления выреза в отсеке фюзеляжа самолета под дверь содержит шпангоуты и панель, выполненную из композиционного материала, состоящую из наружной обшивки, дверной рамы, ограничивающей вырез для размещения двери самолета, межреберных продольных нервюр и наклонных (диагональных) элементов жесткости, расположенных в угловых зонах выреза.
В качестве ближайшего аналога изобретения выбран патент [RU 2532010 С2, МПК В64С 1/14, 25.06.2010, бюл. №30. М. Дюжери, Г. Галлан, Р. Делаэ. Рама проема, выполненного в фюзеляже летательного аппарата], в котором дверная рама содержит вдоль продольных границ выреза верхний и нижний продольные элементы жесткости, вдоль поперечных границ выреза конструкция с каждой стороны относительно дверного проема представляет собой кессонную структуру, составленную из системы стенок таким образом, чтобы образовать замкнутый и полый профиль. Одна из этих стенок является наклонной и содержит отверстия для обеспечения доступа внутрь кессонной конструкции.
Все упомянутые аналоги имеют общий недостаток, заключающийся в малой жесткости отсека фюзеляжа в радиальном направлении в зоне выреза под люк, относительно предложенной в настоящем изобретении конструкции. Отметим, что вопрос устранения указанного недостатка особенно актуален для герметичных фюзеляжей.
Раскрытие изобретения
Задачей изобретения является снижение массы конструкции фюзеляжа ЛА и повышение жесткости конструкции в радиальном направлении в зоне выреза под люк.
Поставленная задача решается благодаря тому, что предложенная в изобретении конструкция отсека фюзеляжа содержит элементы, совокупность которых образует вдоль контура выреза пространственную тонкостенную раму с замкнутыми и полыми сечениями. В отличие от известных технических решений конструкция содержит внутреннюю панель 8, смещенную внутрь конструкции от теоретических обводов фюзеляжа, которая дублирует наружную обшивку на участке выреза. Наличие внутренней панели в конструкции отсека фюзеляжа с вырезом под люк является существенным признаком заявляемого изобретения.
Техническая сущность изобретения поясняется чертежами, на которых:
фиг. 1 - фрагмент отсека фюзеляжа с вырезом под люк для известного технического решения;
фиг. 2 - фрагмент отсека фюзеляжа с вырезом под люк в предложенной конструкции (общий вариант);
фиг. 3 - наружная обшивка с накладками в отсеке фюзеляжа с вырезом под люк;
фиг. 4 - фрагмент отсека фюзеляжа с вырезом под люк в предложенной конструкции (предпочтительный вариант).
Перечень условных обозначений конструктивных элементов:
1 - наружная обшивка; 2 - окантовка; 3 - стрингер; 4 - рядовой шпангоут; 5 - усиленный шпангоут; 6 - продольная стенка; 7 - наклонная стенка; 8 - внутренняя панель; 9 - межреберная нервюра; 10 - накладка обшивки; 11 - балка верхняя; 12 - балка нижняя.
На фиг. 1 представлена известная силовая схема фюзеляжа в зоне выреза, часто реализуемая в конструкциях ЛА. Конструкция содержит обшивку 1, окантовку 2, стрингеры 3, рядовые 4 и усиленные 5 шпангоуты, балку верхнюю 11 и балку нижнюю 12.
Предложенная конструкция, представленная на фиг. 2, содержит наружную обшивку 1, усиленную накладками 10 (фиг. 3) по углам выреза.
Внутренняя панель соединяется с наружной обшивкой с помощью усиленных 5 и рядовых 4 шпангоутов, системы продольных 6 и наклонных 7 стенок, межреберных нервюр 9. Конструкция внутренней панели предусматривает технологические отверстия для обеспечения доступа внутрь замкнутого и полого контура, образуемого элементами конструкции, расположенными вдоль выреза.
Предложенная конструкция может содержать стрингеры 3, подкрепляющие наружную обшивку.
Кроме того, предложенная конструкция отличается тем, что внутренняя панель может состоять из частей, расположенных в углах выреза и смещенных внутрь конструкции от теоретических обводов фюзеляжа, как показано на фиг. 4. В этом варианте замкнутые и полые контуры образуются элементами конструкции только по углам выреза. Технологические отверстия для обеспечения доступа внутрь этих контуров содержат рядовые шпангоуты 4, продольные стенки 6, наклонные стенки 7 и межреберные нервюры 9.
Преимущество предложенной конструкции перед аналогами заключается в том, что разнесенные между собой на величину строительной высоты шпангоутов наружная обшивка 1 и внутренняя панель 8 образуют вместе с соединяющими их элементами упругую систему, способную эффективно воспринимать изгибающие и крутящие моменты, возникающие на контуре выреза. Наличие в силовой схеме внутренней панели приводит к повышению жесткости конструкции в радиальном направлении в зоне выреза под люк и уменьшению усилий, действующих в обшивке и подкрепляющих элементах. Последнее обстоятельство позволяет уменьшить массу элементов конструкции отсека фюзеляжа, обрамляющих вырез под люк.