ПИЛОН ПОДВЕСКИ ДВИГАТЕЛЯ К КРЫЛУ

Заявляемое техническое решение относится к авиационной технике, а именно к конструкции подкрыльевых пилонов для крепления авиационных двигателей к крылу самолета.
Известно техническое решение пилона подвески реактивного двигателя (см. патент РФ 2095292, МПК В64D 27/18, опубл. 10.11.1992 г.) к крылу. Пилон этого технического решения включает балку пилона, передний и задний обтекатели. Балка пилона выполнена в форме кессона. Его задний торец расположен перпендикулярно плоскости установки реактивного двигателя. Вертикальная плоскость симметрии балки размещена симметрично относительно плоскости установки реактивного двигателя. Балка пилона соединена с гондолой двигателя и реактивным двигателем. На крыле балка закреплена шарнирными соединениями, элементы которых размещены в верхних углах заднего торца балки, и наклонным подкосом. Наклонный подкос при этом соединен с задним торцом балки в его нижней части и нижней обшивкой крыла.
Ближайшим аналогом заявляемого технического решения пилона подвески реактивного двигателя к крылу является решение пилона,
приведенное в авторском свидетельстве СССР 1828025 (см. описание к изобретению СССР 1828025, МПК В64D 27/18, опубл. 10.11.1996 г.). Это решение пилона предусматривает подвеску реактивного двигателя к крылу, включающему передний и задний лонжероны и обшивку.
Как и в выше приведенном техническом решении, пилон снабжен балкой, закрепленной на крыле и соединенной с реактивным двигателем и его гондолой, кроме того, пилон снабжен носовым и задним обтекателями.
Балка выполнена в виде симметричного относительно плоскости установки двигателя, кессона, причем задний торец балки размещен перпендикулярно плоскости установки двигателя. В этом техническом решении боковые стенки балки выполнены выпуклыми наружу кессона. Балка пилона снабжена узлами крепления к крылу. Узлы крепления включают шарнирные соединения, элементы которых размещены в верхних углах заднего торца балки, и наклонный подкос. Шарнирными соединениями балка закреплена на переднем лонжероне крыла, а наклонным подкосом, размещенным в плоскости установки двигателя и соединенным с задним торцом балки в его нижней части, с нижней обшивкой крыла.
Задний обтекатель пилона выполнен в виде сужающейся оболочки, состоящей из боковых стенок и дна. Дно оболочки заднего обтекателя размещено в передней части заднего обтекателя. В хвостовой части боковые стенки заднего обтекателя состыкованы друг с другом под острым углом. В этом техническом решении стык боковых стенок заднего обтекателя друг с
другом размещен в плоскости установки реактивного двигателя и наклонно к плоскости заднего торца балки.
Оболочка заднего обтекателя, кроме того, снабжена продольным и поперечным силовым набором. Продольный силовой набор выполнен в виде профилей, пропущенных вдоль боковых стенок заднего обтекателя. В этом техническом решении профили продольного силового набора пропущены вдоль нижнего торца боковых стенок заднего обтекателя.
Поперечный силовой набор выполнен в виде диафрагм, размещенных последовательно вдоль заднего обтекателя. Примем, что ближайшая к заднему торцу балки диафрагма - начальная, последняя - завершающая, а одна из промежуточных - опорная. Диафрагмы соединены с профилями и боковыми стенками заднего обтекателя.
Задний обтекатель в этом техническом решении соединен по плоскости заднего торца балки с носовым обтекателем и заподлицо состыкован, по крайней мере, одной из своих боковых стенок с боковой стенкой балки.
В рассматриваемом техническом решении задний обтекатель пилона конструктивно состоит из хвостовой части, закрепленной на нижней обшивке крыла, и размещенных между хвостовой частью и балкой пояса крышек, закрепленных на балке. Крышки закреплены в этом техническом решении на балке шарнирными соединениями, выполненными с обеспечением возможности поворота крышек для компенсации угловых перемещений относительно осей «Z» и «Y». С хвостовой частью крышки соединены
посредством упоров, обеспечивающих компенсацию перемещений хвостовой части заднего обтекателя пилона относительно балки вдоль оси «X».
Упомянутые узлы крепления с шарнирными соединениями закрыты носовым обтекателем, а упомянутый наклонный подкос помещен внутрь заднего обтекателя пилона.
Рассмотренное техническое решение устройства пилона подвески реактивного двигателя к крылу имеет следующие недостатки.
В рассматриваемом техническом решении пилон конструктивно состоит из хвостовой части, закрепленной на крыле, и размещенных между хвостовой частью и балкой крышек, т.е. фактически он представляет собой разрезную конструкцию. Кроме того, закрепление заднего обтекателя пилона по его верхнему торцу на нижней обшивке крыла значительно повышает требования к герметизации крыльевых топливных баков. Это увеличивает массу конструкции.
Наличие в этом техническом решении пояса крышек, снабженных механизмами - шарнирами для соединения крышек с балкой и упорами для соединения крышек с хвостовой частью, выполненными с обеспечением возможности перемещения при действии аэродинамических нагрузок, может служить источником дополнительных динамических нагрузок, что снижает надежность работы.
Сложен и общий процесс сборки пилона, включающий монтаж на заднем торце балки пояса откидных крышек и монтаж на нижней обшивке крыла хвостовой части заднего обтекателя, монтаж и регулировку
механизмов и упоров, соединяющих крышки с хвостовой частью заднего обтекателя.
Кроме того, конструкция пилона не дает возможности выполнить пилон со сложной аэродинамической формой поверхности заднего обтекателя.
Технической задачей, решаемой заявляемым устройством является разработка пилона подвески реактивного двигателя к крылу, обеспечивающего простоту монтажа заднего обтекателя в сочетании с удобством его сборки и небольшой массой.
Поставленная техническая задача предлагаемым устройством пилона подвески двигателя к крылу решается следующим образом.
Известен пилон подвески двигателя к крылу, содержащий балку, носовой и задний обтекатели и наклонный подкос, размещенный в плоскости установки двигателя. Балка пилона известного решения выполнена в виде симметричного относительно плоскости установки двигателя кессона. Балка пилона снабжена шарнирными элементами, размещенными в верхних углах заднего торца балки, для крепления ее на переднем лонжероне крыла. В нижней части задний торец балки известного решения соединен с наклонным подкосом.
В известном решении задний обтекатель пилона выполнен в виде сужающейся оболочки, состоящей из боковых стенок, состыкованных в хвостовой части под острым углом друг с другом, и дна, размещенного в передней части заднего обтекателя. В известном решении задний обтекатель
пилона снабжен продольными профилями, пропущенными вдоль его боковых стенок, и диафрагмами. Диафрагмы соединены с боковыми стенками заднего обтекателя, часть из диафрагм пилона соединена с продольными профилями. Диафрагмы размещены последовательно вдоль заднего обтекателя, при этом ближайшая к заднему торцу балки диафрагма - начальная, последняя - завершающая, а одна из промежуточных - опорная.
Упомянутый наклонный подкос в известном решении помещен во внутрь заднего обтекателя пилона.
В известном решении пилона подвески двигателя к крылу новым является то, что балка снабжена силовыми ребрами, пропущенными от упомянутых элементов шарнирного соединения по ее заднему торцу. В заявляемом решении начальная и часть промежуточных диафрагм снабжены U-образными проемами и размещены с охватом снизу упомянутого наклонного подкоса. Продольные профили заднего обтекателя пропущены вдоль верхних торцов боковых стенок заднего обтекателя.
Кроме того, в заявляемом решении пилона новым является то, что начальная диафрагма размещена наклонно к заднему торцу балки и дополнительно соединена с дном оболочки заднего обтекателя. Верхние части начальной диафрагмы заявляемого решения снабжены прорезями. Опорная диафрагма в заявляемом решении развернута параллельно заднему лонжерону крыла и снабжена элементами крепления, выполненными в виде вилок шарнирного соединения. Элементы крепления опорной диафрагмы
размещены у боковых стенок заднего обтекателя в верхней части опорной диафрагмы.
Кроме того, в заявляемом решении новым является то, что пилон снабжен узлами крепления к балке и заднему лонжерону крыла. Узел крепления заднего обтекателя к балке образован кронштейнами, основания которых закреплены на силовых ребрах балки, а вершины, выполненные в виде проушин, пропущены сквозь прорези начальной диафрагмы и стянуты поперечным стержнем. Узел крепления к заднему лонжерону заявляемого решения снабжен двумя фитингами, выполненными с возможностью крепления к заднему лонжерону крыла. В заявляемом решении фитинги соединены через шарнирные звенья с элементами крепления опорной диафрагмы. Посадочные плоскости узла крепления заднего обтекателя к балке выполнены параллельными посадочным плоскостям узла крепления заднего обтекателя к заднему лонжерону.
Кроме того, в заявляемом решении стык соединения боковых стенок пилона в хвостовой части может быть снабжен ребром жесткости. Ребро жесткости при этом может быть выполнено из алюминиевого сплава.
Кроме того, задний обтекатель пилона в соответствии с заявляемым решением может быть снабжен герметизирующими прокладками, размещенными вдоль верхних торцов его боковых стенок с обеспечением возможности контакта с нижней обшивкой крыла.
Кроме того, в заявляемом решении пилона подвески двигателя к крылу стык боковых стенок заднего обтекателя может быть смещен от плоскости установки двигателя.
Кроме того, в заявляемом решении одна из боковых стенок заднего обтекателя может быть выполнена выпуклой, при этом пилон может быть снабжен дополнительным обтекателем, выполненным в виде треугольной выпуклой пластины, размещенной на боковой стенке балки и состыкованной заподлицо с указанной боковой стенкой заднего обтекателя.
Техническим результатом, достигаемым предлагаемой конструкцией пилона подвески двигателя к крылу, является уменьшение массы пилона, что обеспечивается выбором конструктивно - силовой схемы пилона, сочетающей размещение продольных силовых элементов - профилей по верхним торцам боковых стенок заднего обтекателя с их соединением с верхними частями диафрагм. Силовые нагрузки от боковых стенок заднего обтекателя воспринимаются последовательностью диафрагм. Размещение продольного силового элемента вблизи верхнего торца боковых стенок позволяет воспринять нагрузки от диафрагм и предать их на балку и задний лонжерон. Наличие ребра жесткости по стыку боковых стенок в хвостовой части пилона придают общей схеме пилона дополнительную жесткость. Повышению жесткости пилона способствует и соединение начальной диафрагмы в нижней части с дном оболочки заднего обтекателя. Снижению массы пилона способствует крепление заднего обтекателя к балке пилона и заднему лонжерону.
Конструктивные проработки показывают, что использование заявляемой конструкции пилона позволяет уменьшить его массу пилона на 3...8%.
При этом заявляемая конструкция пилона позволяет обеспечить и удобство монтажа заднего обтекателя пилона, что достигается выполнением диафрагм с U-образным проемом, что позволяет легко завести оболочку заднего обтекателя к балке со снаряженным наклонным подкосом, в сочетании с выполнением посадочных плоскостей узлов крепления заднего обтекателя к балке и заднему лонжерону параллельными. Наклонное размещение начальной диафрагмы с U-образным проемом в сочетании с соединением ее нижнего торца с дном заднего обтекателя, обеспечивая удобство монтажа заднего обтекателя, снижает и массу обтекателя в целом. Крепление заднего обтекателя к заднему лонжерону и балке обеспечивает разгрузку нижней обшивки крыла от элементов крепления с задним обтекателем.
Кроме того, выполнение размещения вдоль верхних торцов боковых стенок заднего обтекателя герметизирующих прокладок также способствует удобству монтажа обтекателя: обеспечение контакта герметизирующих прокладок с нижней обшивкой крыла позволяет компенсировать неточности, возникающие при монтаже заднего обтекателя к балке и нижней обшивке крыла.
Разработанное устройство пилона позволяет выполнить, кроме того, пилон со сложной аэродинамической поверхностью, что дает возможность снизить аэродинамическое сопротивление пилона.
Так задняя часть пилона может быть отогнута от плоскости установки двигателя за счет смещения стыка боковых стенок заднего обтекателя в хвостовой части от плоскости установки двигателя. При этом конструктивно - силовая схема пилона не изменяется, а сохранению преимуществ по удобству монтажа заднего обтекателя пилона к балке и заднему лонжерону обеспечивается сочетанием смещения диафрагм друг относительно друга при переходе от начальной к завершающей диафрагме с сохранением ориентации центра U- образного проема вдоль плоскости установки двигателя.
Кроме того, предлагаемая конструкция пилона позволяет выполнить одну из боковых стенок заднего обтекателя выпуклой, что легко достигается в предлагаемой конструкции пилона за счет несимметричного выполнения боковых торцов диафрагм. При этом пилон может быть снабжен дополнительным обтекателем, выполненным в виде треугольной выпуклой пластины, размещенной на боковой стенке балки и состыкованной заподлицо с выпуклой боковой стенкой заднего обтекателя.
Совокупность заявляемых признаков позволяет разработать конструкцию пилона подвески реактивного двигателя к крылу, обеспечивающего возможность выполнения пилона со сложной формой аэродинамической поверхности в сочетании с удобством его сборки, небольшой массой и высокой надежностью.
Заявляемое техническое решение иллюстрируется следующими материалами:
фиг.1 - общий вид пилона со стороны наружной стенки обтекателя,
фиг.2 - вид на пилон сверху (вид Ж с фиг.1),
фиг.3 - продольный разрез заднего обтекателя пилона (вид И с фиг.2, наружная боковая стенка не показана),
фиг.4 - узел крепления заднего обтекателя к балке в увеличенном масштабе (вид I с фиг.3),
фиг.5 - начальная диафрагма пилона (вид А-А с фиг.2),
фиг.6 - разрез узла крепления кронштейна к начальной диафрагме вблизи внутренней боковой стенки обтекателя (вид К-К с фиг.2, узел крепления кронштейна к начальной диафрагме вблизи наружной боковой стенки не показан),
фиг.7-9- промежуточные диафрагмы (виды Б-Б, В-В, Г-Г с фиг.2),
фиг.10 - опорная диафрагма (вид Д-Д с фиг.2),
фиг.11 - 12 - узел крепления опорной диафрагмы к заднему лонжерону (вид Л-Л с фиг.2 и вид II с фиг.10),
фиг.13 - завершающая диафрагма (вид Е-Е с фиг.2),
фиг.14 - дополнительный обтекатель (вид М с фиг.2),
фиг.15 - разрез балки с дополнительным обтекателем (вид Н-Н с фиг.2).
Заявляемое решение пилона подвески двигателя к крылу устроено следующим образом.
Пилон подвески двигателя к крылу содержит балку 1, носовой 2 и задний 3 обтекатели и наклонный подкос 4. Балка 1 выполнена в виде симметричного относительно плоскости 12 установки двигателя кессона. Балку 1 с учетом требований технологичности ее изготовления целесообразно выполнять прямоугольного сечения. Задний торец 6 балки целесообразно размещать перпендикулярно плоскости 12 установки двигателя вертикально или под небольшим углом к вертикальной плоскости.
Балка 1 пилона снабжена элементами крепления к переднему лонжерону крыла и подкосу 4. Элементы крепления балки к переднему лонжерону крыла выполнены в виде элементов 5 шарнирных соединений, размещенных в верхних углах заднего торца 6 балки 1. Шарнирным элементом 7 балка соединена с одним из концов наклонного подкоса 4. Другим концом подкос 4 может быть соединен с крылом в задней его части.
Задний торец 6 балки 1 снабжен силовыми ребрами 8, пропущенными по заднему торцу балки от элементов 5 шарнирных соединений к нижнему краю заднего торца.
Задний обтекатель 3 пилона выполнен в виде сужающейся оболочки, состоящей из боковых стенок: 9 - внутренней боковой стенки, обращенной к фюзеляжу и 10 -наружной боковой стенки, обращенной в противоположную сторону, и дна 13. Боковые стенки 9 и 10 состыкованы в хвостовой части под острым углом друг с другом. Плоскость стыка 11 боковых стенок 9 и 10 может быть совмещена с плоскостью установки двигателя 12 или, как
показано на фиг.2, 9, 13, смещена от плоскости установки двигателя в сторону боковой стенки 9, обращенной к фюзеляжу.
Дно 13 размещено в передней части заднего обтекателя. Задний обтекатель снабжен продольными профилями 14, пропущенными вдоль его боковых стенок 9 и 10. В заявляемом решении продольные профили 14 заднего обтекателя пропущены вдоль верхних торцов боковых стенок 9 и 10 заднего обтекателя.
Кроме того, задний обтекатель пилона снабжен диафрагмами 15, 16, 17, 18, 19, 20. Диафрагмы 15-20 соединены с боковыми стенками 9 и 10. Соединение диафрагмам с боковыми стенками может быть выполнено в виде заклепочного соединения. Кроме того, диафрагмы соединены с продольными профилями 14, однако некоторые из них могут и не соединяться с продольными профилями. Это обусловлено конструктивными особенностями выполнения пилона. Так на приводимых иллюстрационных материалах диафрагма 19 не соединена с продольными профилями, так как размещение на ней узла крепления к заднему лонжерону крыла делает затруднительным соединение ее в этом же месте с продольными элементами.
Диафрагмы размещены последовательно вдоль заднего обтекателя, при этом ближайшая к заднему торцу балки диафрагма 15 - начальная, последняя 20 - завершающая, а одна из промежуточных 19 - опорная.
Начальная и часть промежуточных диафрагм заявляемого решения снабжены U-образными проемами, как показано на фиг.5, 7, 8 и 9. Упомянутый выше наклонный подкос 4 помещен во внутрь заднего
обтекателя пилона, а диафрагмы размещены с охватом снизу наклонного подкоса 4 своими U-образными проемами.
Задний обтекатель 3 состыкован с носовым обтекателем 2 вблизи заднего торца балки 1 (см. фиг.1). Кроме того, задний обтекатель состыкован заподлицо, по крайней мере, одной из своих боковых стенок с боковой стенкой балки. Например, как показано на фиг.2, наружная боковая стенка 10 заднего обтекателя состыкована заподлицо с боковой стенкой балки 1 пилона.
В заявляемом решении начальная диафрагма 15 размещена наклонно к заднему торцу балки (см. фиг.3, 4). Кроме того, она соединена с дном 13 оболочки заднего обтекателя. Как показано на фиг.5, соединение начальной диафрагмы 15 с дном 13 может быть выполнено с использованием клепки.
Верхняя часть начальной диафрагмы снабжена прорезями 21, размещенными вблизи боковых стенок обтекателя.
Плоскости всех диафрагм, за исключением опорной диафрагмы, в заявляемом решении целесообразно размещать перпендикулярно плоскости 12 установки двигателя. Опорную диафрагму 19 при этом целесообразно развернуть по направлению заднего лонжерона крыла, не показанному на иллюстрационных материалах.
Верхняя часть опорной диафрагмы 19 снабжена выполненными в виде вилок шарнирного соединения элементами крепления 22 (см. фиг.10, 11, 12). Указанные элементы крепления 22 размещены у боковых стенок 9 и 10 заднего обтекателя в верхней части опорной диафрагмы.
Задний обтекатель пилона снабжен узлами крепления к балке и заднему лонжерону крыла.
Узел крепления к балке образован кронштейнами 23 (см. фиг.3, 4), основания которых закреплены на силовых ребрах 8 балки 1, а их вершины 24, выполненные в виде проушин, пропущены сквозь прорези 21 начальной диафрагмы 15 и стянуты поперечным стержнем 25.
Узел крепления к заднему лонжерону снабжен двумя фитингами 26 (см. фиг.10, 11, 12), выполненными с возможностью крепления к заднему лонжерону крыла болтовым соединением.
Фитинги 26 соединены через шарнирные звенья 30, выполненные в виде серег, с элементами крепления 22 опорной диафрагмы.
Посадочные плоскости упомянутого узла крепления заднего обтекателя к балке выполнены параллельными посадочным плоскостям узла крепления заднего обтекателя к заднему лонжерону.
Стык соединения боковых стенок 9 и 10 пилона в хвостовой части снабжен ребром жесткости 27, которое может быть выполнено из алюминиевого сплава.
Кроме того, задний обтекатель снабжен герметизирующими прокладками 28, размещенными по всему контуру вдоль верхних торцов боковых стенок 9 и 10 с обеспечением контакта с нижней обшивкой крыла.
Заявляемое решение пилона может быть использовано для разработки конструкции пилонов с симметричным выполнением боковых стенок относительно плоскости установки двигателя. Вместе с этим заявляемое
решение может быть использовано и для создания конструкций пилонов со сложной аэродинамической формой - с несимметричным выполнением боковых стенок заднего обтекателя относительно плоскости установки двигателя, что показано в приводимых иллюстрационных материалах.
В частности, как уже отмечалось, стык 11 боковых стенок 9 и 10 заднего обтекателя в хвостовой части может быть смещен от плоскости 12 установки двигателя. На приводимых иллюстрационных материалах стык 11 боковых стенок пилона смещен в сторону внутренней боковой стенки обтекателя, обращенной к фюзеляжу самолета. Кроме того, одна из боковых стенок заднего обтекателя может быть выполнена выпуклой, на приводимых иллюстрационных материалах внутренняя боковая стенка 9 выполнена с выпуклостью. При этом выпуклость боковой стенки продолжена на боковую сторону балки 1, а пилон снабжен дополнительным обтекателем 29, выполненным в виде треугольной выпуклой пластины, размещенной на боковой стенке балки 1. Дополнительный обтекатель 29 заподлицо состыкован с боковой стенкой 9 заднего обтекателя.
Монтаж заявляемого пилона на крыле происходит следующим образом.
Балка пилона с использованием наклонного подкоса и шарнирных соединений закрепляется на консоли крыла. Выполняется сборка заднего обтекателя пилона, в ходе которой оболочка заднего обтекателя соединяется с продольными профилями и диафрагмами. Далее задний обтекатель пилона соединяется с балкой и задним лонжероном. Для удобства монтажа в
боковых стенках пилона могут быть выполнены небольшие люки, показанные на фиг.1.
В полете силовые нагрузки от двигателя от балки передаются через элементы крепления балки к силовым элементам консоли крыла. Аэродинамические нагрузки воспринимаются оболочкой носового и заднего обтекателя. Аэродинамические нагрузки от оболочки заднего обтекателя передаются на диафрагмы и продольные профили и через узлы крепления заднего обтекателя передаются на балку пилона и задний лонжерон крыла.
Заявляемое решение пилона подвески двигателя к крылу может быть изготовлено на предприятиях авиационной промышленности.