МОНОЛИТНАЯ САМОУСИЛИВАЮЩАЯСЯ КРЫШКА ЛЮКА
SOLID SELF-REINFORCEMENT HATCH COVER

Настоящее изобретение относится к монолитной самоусиливающейся крышке люка, в частности к композитной крышке люка шасси летательного аппарата.
Крышки люков шасси летательных аппаратов должны иметь малый вес, высокую прочность чтобы выдерживать многочисленные открывания и закрывания, иметь малое лобовое сопротивление, хорошо выдерживать термические напряжения, вибрации и иметь хорошую аэродинамику.
Традиционно крышки люка шасси являются металлическими крышками, на которых непосредственно установлена металлическая окантовка. Уже имеются крышки люков из композитных материалов, однако крепление металлической окантовки остается сложным.
Трудность замены традиционных металлических крышек люка на двухслойные крышки из композитных материалов заключается в том, что эти крышки более чувствительны к ударам и могут заполняться водой без возможности ее удаления. Необходимо, с одной стороны, усилить крышки люков, что ухудшает их весовые показатели и, с другой стороны, сделать их герметичными, что является сложным.
Что касается крепления металлической окантовки, в патенте WO 99/26841 А1, поданном от имени Заявителя, предлагается крышка люка, содержащая элементы жесткости, закрепленные на крышке люка. Такое выполнение с использованием композитных материалов со складчатой структурой особо актуально при изготовлении обтекателя вентилятора реактивного двигателя, имеющего относительно большую массу, и найдено более экономичное и снижающее вес решение.
В настоящем изобретении предлагаются крышки люков шасси из композитных материалов, имеющие высокую стойкость во времени, меньшую массу по сравнению с крышками, традиционно изготовляемыми из металла, и позволяющие крепить металлическую окантовку непосредственно на крышке люка без необходимости использования промежуточных элементов жесткости, и материалы которых не заполняются водой, при этом крышки люка, кроме того, легко дренируются.
В настоящем изобретении предлагается композитная крышка люка, содержащая первый слой, образующий внешнюю стенку крышки люка, именуемую внутренней поверхностью, и второй слой, образующий часть внутренней стенки крышки люка, отличающаяся тем, что второй слой выполнен c полостями для образования усиливающей внутренней рамы, формирующей, по меньшей мере, один элемент жесткости полого профиля, имеющий выпуклые борта, служащие для жесткого соединения с первым слоем, сторону, называемую верхней, фланцы связи, связывающие указанные борта с указанной верхней стороной, при этом указанная рама формирует совместно с первым слоем монолитную усиленную крышку люка.
Предпочтительно, чтобы внутренняя усиливающая рама была выполнена из множества элементов жесткости полого профиля, распределенных по периметру люка.
Предпочтительно также, чтобы рама содержала вырезы, ограниченные частями коробчатых балок. В соответствии с изобретением рама, в частности, выполнена методом штамповки второго слоя, при этом слои выполнены из композитных материалов на термопластичной основе.
В дальнейшем изобретение поясняется нижеследующим описанием, не являющимся ограничительным, со ссылками на сопровождающие фигуры чертежей, в числе которых:
Фиг.1 изображает вид снизу в аксонометрии крышки люка по изобретению.
Фиг.2 изображает вид сверху в аксонометрии крышки люка по фиг.1.
Фиг.3 изображает вид сверху крышки люка по фиг.1.
Фиг.4 изображает вид в разрезе по оси JJ крышки люка по фиг.3.
Фиг.5а, 5b, 5с изображают виды в частичных разрезах крышки люка по фиг.3.
Фиг.6 изображает вид сбоку усиливающей окантовки по изобретению.
Фиг.7 - вид сбоку крышки люка по фиг.3.
Композитная крышка люка, изображенная на фиг.1 и 2, является крышкой люка шасси летательного аппарата.
В соответствии с изобретением крышка люка содержит первый внешний слой, формирующий верхнюю стенку крышки люка шасси летательного аппарата, внутреннюю сторону 1 на фиг.1, и второй слой, образующий часть внутренней стенки крышки.
Для получения крышки люка большой жесткости без необходимости использования дополнительных структурных элементов жесткости второй слой выполнен с полостями для образования усиливающей внутренней рамы 2 c профилем в виде буквы омега или иной формы, образующим с первым слоем комплекс коробчатых балок 3, размещенных на внутренней части крышки люка и, в особенности, по краю крышки люка.
В примере, представленном на фиг.2, рама 2 содержит вырезы 8, ограниченные элементами жесткости, образующими раму 2.
Элементы жесткости содержат боковые фланцы и верхнюю поверхность и снабжены полым профилем, например, в форме омега, или имеют, например, боковые фланцы с легким наклоном 6а, 6b, 6c, 6e со стороны вырезов для уменьшения аэродинамического лобового сопротивления крышки люка.
Внутренняя усиливающая рама 2 выполнена, таким образом, из множества элементов жесткости с полым профилем, распределенных по периметру крышки люка и содержащих вырезы 8, ограниченные частями коробчатых балок.
Фиг.4 показывает вид в разрезе крышки люка по фиг.3 по оси, проходящей примерно по центру одного из вырезов второго слоя, и представляет два сечения частей элементов жесткости, соответствующих полым балкам, окаймляющим второй слой, при этом второй слой соединен с первым.
Рама 2 образует, таким образом, элемент жесткости облегченной крышки и представлена для иллюстрации распределения усилий крышки люка на узлы 9, 10, 11, образующие элементы связи с фюзеляжем, представленные, в частности, на фиг.3 на виде сбоку на крышку люка фюзеляжа на фиг.7, и обеспечивающие подвеску крышки люка к фюзеляжу и вращение крышки люка для открывания и закрывания люка шасси, имеющего, по меньшей мере, две идентичные крышки люка.
Слои, образующие крышку люка, выполнены, например, из композитного материала на термопластичной основе и рама 2 выполнена штамповкой второго слоя для создания в нем полых коробчатых элементов жесткости, окружающих два выреза 8.
Для изготовления крышки люка второй слой приклеен к первому слою и для этого снабжен фиксирующей ребордой, образованной пологими спусками 4а, 4b, представленными на фиг.5 в разрезе одной секции крышки люка, вид сверху которой представлен на фиг.3.
Пологие спуски 4а, 4b позволяют приклеить второй слой к первому слою. Они простираются вдоль секций с отверстиями 8 и вдоль внешнего профиля внутренней стенки крышки люка, образованной вторым слоем.
Внутренняя стенка дополнительно содержит внешнюю поверхность 5, связующие фланцы 6, 6а, 6b, 6c, 6d, 6e и 7 между ребордами 4а, 4b, и указанная внешняя поверхность, в случае необходимости, может быть снабжена отверстиями.
Сечение люка дверцы более подробно представлено в соответствии с частью К на фиг.5а. На этой части особое выполнение состоит в том, что верхняя часть 5 и часть фланца 6 имеют утолщенную зону, усиливающую профиль элемента жесткости.
По своей структуре первый и второй слои предпочтительно склеены вместе, но могут быть также соединены по кромке 4а, 4b, при этом крышка люка образует монолитную усиленную крышку люка, которая может содержать дренажные средства для избежания скопления воды.
Как указано выше, крышка люка содержит элементы 9, 10, 11 связи с фюзеляжем. Эти элементы связи содержат узлы связи, выполненные в виде внутреннего противоузла 12 и внешнего узла 13 для их связи с крышкой люка.
В соответствии с изобретением и деталями, представленными на фиг.5b и 5с и служащими для крепления к крышке люка, противоузел 12 имеет общий профиль U-образной формы, первая боковая ветвь которого 12а опирается на внутреннюю поверхность первого слоя, центральная ветвь 12b опирается на фланец элемента жесткости, а вторая боковая ветвь 12с опирается на внутреннюю стенку верхней стороны балки, образующей внутреннюю стенку крышки люка.
Этот внутренний противоузел закреплен внутри внешней поверхности крышки люка, образованной вторым слоем до соединения этого слоя с первым слоем.
Внешний узел 13 опирается на внутреннюю реборду 1а крышки люка, образованной внутренней поверхностью первого слоя и верхней стороной одного из соединительных фланцев 6.
Противоузел и внешний узел связаны между собой фланцем связи второго слоя посредством заклепок или, например, болтового соединения 14.
Таким образом, узлы, удерживающие средства фиксации крышки люка, непосредственно жестко соединены с двумя слоями крышки люка и выполнение узла и противоузла на первом и втором слоях распределяет усилия на оба слоя и на всю конструкцию крышки люка.
В соответствии с предпочтительным вариантом выполнения узел, образующий усиливающий вкладыш 15 и представленный на фиг.6, размещен на балке рамы в зоне крепления узлов связи 9, 10, 11 к фюзеляжу для увеличения жесткости крышки люка в зоне крепления внешних узлов.
Для обеспечения аэродинамического профиля крышки люка, по меньшей мере, один фланец связи 6а, 6b, 6c, 6d, 6e и, по меньшей мере, один из фланцев, ориентированных строго перпендикулярно оси узлов связи 9, 10, 11, образуют наклонную плоскость плавного перехода между внешним слоем и верхней поверхностью для образования аэродинамического профиля.
Кроме того, сечение крышки люка может уменьшаться в сторону, противоположную элементам связи, что представлено в качестве примера на фиг.7.
Крышка люка по изобретению обладает высокой жесткостью и низкой массой и, вследствие своих аэродинамических качеств, обладает низким уровнем шума и малым лобовым сопротивлением. Она, кроме того, может быть легко дренирована благодаря наличию отверстий 16, 17, предпочтительно выполненных в крышках люка.
Изобретение ограничивается представленным примером и, в частности, крышкой люка, содержащей один вырез или более двух вырезов, что остается в рамках изобретения.