МОТОРАМА ДВИГАТЕЛЯ ТУРБОВИНТОВОГО САМОЛЕТА

Полезная модель относится к области авиационной техники, а именно, к модернизированным самолетам, которые оснащаются новым двигателем и оборудованием, и, в частности, имеют усовершенствованную конструкцию моторамы [B64D27/00].
Из уровня техники известен самолет биплан Ан-2 [Энциклопедия авиации. М.: «Научное
издательство «БРЭ», 1994, с. 56].
Недостатками аналога являются:
- большой вес моторамы, из-за специфики конструкции и используемых материалов сборки;
- малая функциональность, и как следствие невозможность размещения современных двигателей в конструкцию моторам;
Также из уровня техники известна моторама для самолета, выполненная в виде полностью сварной конструкции и состоящая из соединительных тяг, которые одним концом крепятся к силовому шпангоуту, а другим - к носовому шпангоуту (Энциклопедия авиации. М.: «Научное издательство «БРЭ», 1994, с. 361).
Недостатками аналога являются:
- большой вес моторамы из-за наличия в конструкции большого количества соединительных тяг;
- низкое удобство монтажа двигателя и вспомогательного оборудования из-за специфики конструкции аналога;
- высокая трудоемкость при изготовлении моторамы.
Наиболее близкой по технической сущности является САМОЛЁТ-БИПЛАН С ТУРБОВИНТОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ И МОТОРАМА ДЛЯ НЕГО [RU142783, опубл. 10.07.2014], а именно, моторама для самолета-биплана, предназначенная для установки турбовинтового двигателя, панелей капота, агрегатов и систем силовой установки, а также вспомогательных систем самолета, и выполненная в виде сборно-разборной конструкции из 6-8 соединительных тяг, которые одним концом крепятся к силовому шпангоуту, а другим - к носовому шпангоуту, и поперечных тяг
Основной технической проблемой прототипа является низкая надежность из-за того, что соединительные тяги соединяют между собой носовой и силовой шпангоут, при этом их общее количество ограничено 8 единицами. При этом в конструкции отсутствуют диагональные и поперечные тяги, увеличивающие жесткость конструкции, сопротивление на скручивание и позволяющие беспрепятственно устанавливать более тяжелые двигатели, обеспечивая при этом высокие показатели надежности конструкции.
Задачей полезной модели является устранение недостатков прототипа.
Техническим результатом заявленной полезной модели является повышение надёжности.
Указанный технический результат достигается за счет того, что моторама двигателя турбовинтового самолета, состоит из силового шпангоута двигателя и носового шпангоута соединённых между собой силовыми тягами, отличающаяся тем, что носовой шпангоут выполнен в виде сборно-разборного П-образного элемента, в центральной части поперечной перегородки которого располагаются две диагональные тяги, соединяющие центральную часть перегородки П-образного элемента носового шпангоута и верхние крайне левые и правые места крепления шпангоута двигателя, у основания вертикальных элементов П-образного носового шпангоута, в их нижней части располагаются места для креплений нижних диагональных тяг и нижних переходных тяг, при этом нижние переходные тяги соединены с верхними крайне левыми и правыми местами крепления шпангоута двигателя, а нижние диагональные тяги соединены с центром нижней части крепления шпангоута двигателя.
Краткое описание чертежей.
На фиг.1 показан общий вид сбоку многоцелевого самолета УС-МС с двигателем МС-14.
На фиг.2 показан общий вид в профиль многоцелевого самолета УС-МС с двигателем МС-14.
На фиг.3 показан общий вид сверху многоцелевого самолета УС-МС с двигателем МС-14.
На фиг.4 показан общий вид моторамы двигателя турбовинтового самолета.
На фиг.5 вид спереди моторамы двигателя турбовинтового самолета.
На фиг.6 схематично показаны места крепления силовых тяг к шпангоуту двигателя моторамы двигателя турбовинтового самолета.
На фиг.7 показаны места крепления силовых тяг к шпангоуту двигателя моторамы двигателя турбовинтового самолета.
На фигурах обозначено:
1 – фюзеляж, 2 – руль поворота, 3 – руль высоты, 4 – кабина, 5 – дверь, 6 – амортизирующая стойка шасси с колесом,7 – двигатель МС-14, 8 – шпангоут 1 двигателя, 9 –винт АВ-17, 10 –верхнее крыло, 11 –нижнее крыло, 12 –моторама, 13 –носовой шпангоут, 14 – диагональные тяги, 15 – верхнее крайне левое место крепления шпангоута 1, 16 – верхнее крайне правое место крепления шпангоута 1, 17 – верхние продольные тяги, 18 – нижние диагональные тяги, 19 – нижние продольные тяги, 20– нижние переходные тяги, 21 – нижнее крайне левое место крепления шпангоута 1, 22 – нижнее крайне правое место крепления шпангоута 1, 23 – нижняя часть крепления шпангоута 1, 24 – дополнительные диагональные тяги, 25 – поперечные элементы каркаса, 26 – дополнительные нижние тяги.
Осуществление полезной модели.
Многоцелевой самолет УС-МС с двигателем МС-14 содержит фюзеляж 1, представляющий собой полу монокок цельнометаллической конструкции обтекаемой формы, состоящий из каркаса и обивки. К задней части фюзеляжа 1 прикреплено хвостовое оперение металлической конструкции, которое, в том числе, состоит из руля поворота 2 и руля высоты 3. В средней части фюзеляжа 1 расположены кабина 4 и вырез под дверь 5, фасонного сечения. К нижней части фюзеляжа 1 крепятся две амортизирующие стойки шасси с колесом 6. В передней части фюзеляжа 1, располагается двигатель МС-14 7, включающий в себя шпангоут 1 двигателя 8. При этом двигатель МС-14 7 соединен с винтом АВ-17 9. Слева и справа фюзеляжа 1 симметрично расположены верхние крылья 10 и нижние крылья 11.
Моторама 12 для самолета с турбовинтовым двигателем МС-14 выполнена в виде сборно-разборной конструкции, отдельные элементы - в виде сварных конструкций. Моторама 12 состоит из силового шпангоута 1 двигателя 8, при помощи которого она крепится к фюзеляжу 1 и носового шпангоута 13, при этом силовой шпангоут 1 двигателя 8 соединен с носовым шпангоутом 13 при помощи тяг. Носовой шпангоут 13 представляет собой сборно-разборный П-образный элемент, в центральной части поперечной перегородки которого крепятся две диагональные тяги 14 соединяющие центральную часть перегородки П-образного элемента носового шпангоута 13 и верхние крайне левые 15 и правые 16 места крепления шпангоута 1 двигателя 8. В местах пересечения вертикальных элементов и поперечной перегородки носового шпангоута 13 располагаются основания крепления двух верхних продольных тяг 17, которые также соединены с верхними крайне левой 15 и правой 16 местами крепления шпангоута 1 двигателя 8. У основания вертикальных элементов П-образного носового шпангоута 13, в их нижней части располагаются места для креплений нижних диагональных тяг 18, нижних продольных тяг 19 и нижних переходных тяг 20. При этом переходные тяги 20 соединены с верхними крайне левыми 15 и правыми 16 местами крепления шпангоута 1 двигателя 8; нижние продольные тяги 19 соединены с нижними крайне левыми 21 и правыми 22 местами крепления шпангоута 1 двигателя 8; нижние диагональные тяги 18 соединены с центром нижней части крепления 23 шпангоута 1 двигателя 8. В центральной части поперечной перегородки с противоположной стороны относительно места, где крепятся две диагональные тяги 14 располагаются две дополнительные диагональные тяги 24. В местах пересечения вертикальных элементов и поперечной перегородки носового шпангоута 13 с противоположной стороны, относительно основания крепления двух верхних продольных тяг 17, располагаются поперечные элементы каркаса 25 моторамы 12. У основания вертикальных элементов П-образного носового шпангоута 13, в их нижней части, с противоположной стороны относительно мест для креплений нижних диагональных тяг 18, нижних продольных тяг 19 и нижних переходных тяг 20, располагаются дополнительные нижние тяги 26. При этом, дополнительные диагональные тяги 24 соединяют между собой центральную часть поперечной перегородки носового шпангоута 13 и поперечные элементы каркаса 25, а дополнительные нижние тяги 26 соединяют между собой основания вертикальных элементов П-образного носового шпангоута 13 и оконечности поперечных элементов каркаса 25.
Моторама двигателя турбовинтового самолета функционирует следующим образом, первоначально в передней части фюзеляжа 1, размещают двигатель МС-14, далее шпангоут 1 двигателя 8 и носовой шпангоут 13 соединяют между собой по верхним крайне левым 15, правым 16 нижними крайне левым 21, правым 22 местам крепления и нижней частью крепления 23 шпангоута 1 двигателя 8 при помощи диагональных тяг 14, верхних продольных тяг 17, нижних диагональных тяг 18, нижних продольных тяг 19 и нижних переходных тяг 20. При этом, монтаж оборудования силовой установки осуществляется с помощью болтовых соединений (на фиг. не показаны).
Технический результат полезной модели, повышение надежности, достигается за счет наличия дополнительных диагональных тяг 14, нижних диагональных тяг 18 и нижних переходных тяг 20, которые соединяют между собой силовой шпангоут 1 двигателя 8 с носовым шпангоутом 13. Наличие дополнительных тяг позволяет учесть габаритно-весовые характеристики двигателя МС-14, повысить жесткость конструкции, увеличить сопротивление нагрузкам на скручивание и, тем самым, увеличить надежность конструкции в целом.
Заявитель в 2021 году изготовил промышленный и коммерческий образец заявленного устройства, опытная эксплуатация которого подтвердила заявленный технический результат, надежность конструкции повысилась в среднем на 40-60%.
Рассмотрим пример достижения технического результата.
Учитывая габариты двигателя МС-14 и его массу (сухая масса не более 310 кг), для его размещения в конструкции турбовинтового самолета, была реализована заявленная конструкция моторамы. Техническое решение была специально разработано под данный силовой агрегат и позволяет добиться компактного размещения двигателя МС-14 и требуемого запаса по надежности конструкции моторамы, с учетом расчетных нагрузок. Так как конструкцией моторамы предполагается наличие дополнительных диагональных тяг 14, нижних диагональных тяг 18 и нижних переходных тяг 20, существенно увеличивается надежность конструкции, при этом, обеспечивается беспрепятственное и компактное размещение двигателя МС-14 внутри нее.
Также, благодаря внесению конструктивных изменений в системах управления двигателем; в воздушной, масляной, топливной системах, использованию воздушного винта АВ-17 с регулятором оборотов эксплуатация многоцелевого самолета УС-МС позволит:
- сохранить возможность выполнения полетов с грунтовых площадок длинной 500 м.;
- улучшить экономические показатели всех известных моделей за счет снижения расхода
и стоимости топлива и масла;
- обеспечит более комфортные условия экипажу и пассажирам, за счет снижения уровня шума и вибрации в салоне;
- увеличить межремонтный ресурс фюзеляжа, двигателя и винта;
- применить современное бортовое оборудование и авионику.
Заявленная конструкция моторамы двигателя турбовинтового самолета изготавливается на предприятии и является единым изделием, состоящем из тяг и шпангоутов, объединенных конструктивными связями болтовыми соединениями, клепкой или сваркой и устанавливается на носовую часть самолета на предприятии по его сборке (модернизации).