КОНТУРНЫЙ СТЫК ЧАСТЕЙ ПИЛОНА Российский патент 2002 года по МПК B64C1/26 B64C3/18 F16B5/02 

Изобретение относится к области самолетостроения и может быть использовано для стыковки агрегатов, например, центроплана и отъемной части крыла, фюзеляжа с килем, стыковки частей пилонов между собой.

Известна конструкция стыковочного соединения крыла по контуру его профиля с помощью угольников и вильчатых узлов по лонжеронам (1).

В этом соединении усилия от момента изгиба крыла М_изг передаются срезом болтов вильчатых узлов по лонжеронам, а также растяжением болтов, стягивающих угольники между собой, кручение передается срезом болтов, установленных по контуру стыка, перерезывающая сила - срезом болтов по стенкам лонжеронов.

Недостатком такой схемы соединения является работа стыка с отгибом полок угольников под действием растягивающих усилий от М_изг крыла, при этом болты по стыку угольников работают совместно на растяжение и срез. При такой сборке технологически сложно обеспечить сопрягаемость стыкуемых поверхностей и совмещение стыкуемых отверстий, так как болты по стыку расположены на разных уровнях.

Известен также взятый за прототип контурный стык моноблочных крыльев, содержащий две стыкующиеся между собой плоскости, содержащие фланцевые узлы и стыковочные нервюры, соединенные болтами (2).

Болты контурного стыка в растянутой зоне работают на разрыв от изгиба, в сжатой зоне осевые силы передаются через торцевые конструктивные элементы стыковочных поверхностей. Эти же болты работают на срез от кручения и действия перерезывающей силы.

Недостатком такой схемы соединения частей агрегата является совместная работа болтов на срез и растяжение, что снижает надежность болтового контурного соединения, снижает ресурс и ведет к дополнительным весовым затратам, а также сложность обеспечения совмещения отверстий стыкуемых поверхностей.

Задачей, на которую направлено предлагаемое изобретение, является повышение прочности и надежности ресурса болтового контурного стыка пилонов путем обеспечения работы различных групп болтов только на один вид нагружения, а также упрощение процесса стыковки, обеспечение полной взаимозаменяемости стыкуемых агрегатов путем установки направляющих штырей и фиксирующих шайб.

Это достигается тем, что в контурном стыке частей пилона, содержащем стыкуемые между собой части пилона, каждая из которых имеет два фланцевых узла стыка, расположенные на лонжеронах пилона, нервюры, соединяющие между собой части пилона посредством болтов, фланцевые узлы стыка одной из частей пилона снабжены направляющими штырями, по крайней мере по одному на каждом узле, а фланцевые узлы другой части пилона соответственно соосно направляющим штырям - фиксирующими шайбами, при этом направляющие штыри выполнены разными по длине и имеют заходной конус и цилиндрическую шейку, группа болтов, соединяющих фланцевые узлы стыка, расположена с зазором в отверстиях на наибольшем расстоянии друг от друга вдоль продольной оси самолета, обеспечивая работу болтов только на растяжение, при этом болты, расположенные вдоль продольной оси самолета на поясах стыковочных нервюр, расположены с минимальным зазором в отверстиях и с возможностью работы на срез.

По сравнению с известными контурными стыками агрегатов заявленный контурный стык частей пилонов отличается наличием направляющих штырей, установленных на фитингах стыка одной из стыкуемых частей пилона и фиксирующих шайб, установленных соосно направляющим штырям на фитингах стыка другой стыкуемой части пилона, а также выполнением направляющих штырей с заходным конусом и разных по длине. Это даст возможность упростить и облегчить стыковку агрегатов, а также обеспечить их полную взаимозаменяемость. А рациональная группировка стыковочных болтов и выбор зазоров по болтам в стыковочных отверстиях обеспечивают работу различных групп болтов на один вид нагружения, что повышает прочность, надежность и ресурс болтового контурного стыка.

Предлагаемое устройство поясняется нижеследующим описанием и чертежами, где
на фиг.1 показан общий вид контурного стыка частей пилона;
на фиг.2 показан вид А - вид сверху на стык частей пилона;
на фиг.3 показан разрез по Б-Б на фиг.2;
на фиг.4 показан разрез по В-В на фиг.2.

Контурный стык агрегатов, например верхней части пилона 1 с нижней частью пилона 2, расположен вдоль продольной оси самолета Х и содержит фланцевые узлы стыка 3 и 4 на переднем и заднем лонжеронах пилона и две стыковочные нервюры 5 и 6, соединенные с передним и задним лонжеронами. Нa фланцевых узлах стыка 4 нижней части пилона 2 установлены направляющие штыри 8 с заходным конусом и цилиндрической шейкой, закрепленные на фланцевых узлах гайками 9, причем штыри 8 выполнены разными по длине. В ответных фланцевых узлах стыка 3 верхней части пилона 1 соосно направляющим штырям 8 установлены фиксирующие шайбы 7.

Фланцевые узлы стыка 3 и 4 соединяются между собой болтами 10 и гайками 11, а стыковочные нервюры 5 и 6 стянуты болтами 12 и гайками 13.

Контурный стык пилона работает следующим образом.

На сборку поступает нижняя часть пилона 2, закрепленная на фюзеляже самолета, и верхняя часть пилона 1 с установленным на ней агрегатом, например обтекателем. Опуская верхнюю часть пилона 1, сначала совмещают отверстие в фиксирующей шайбе 7 с длинным направляющим штырем 8, который своим заходным конусом свободно входит в фиксирующую шайбу 7, а цилиндрической частью садится в отверстие шайбы, затем ориентируют верхнюю часть пилона 1 на короткий направляющий штырь 8. После совмещения обоих штырей 8 с отверстиями в шайбах 7 опускают верхнюю часть пилона 1 окончательно и соединяют болтами 10 с гайками 11 по фланцевому стыку и периметру стыковочных нервюр 5 и 6 болтами 12 с гайками 13. Разная длина направляющих штырей 8 своим заходным конусом обеспечивает поэтапное соединение стыкующихся частей пилона 1 и 2, а минимальный зазор между цилиндрической шейкой штырей 8 и отверстием в фиксирующих его шайбах 9 обеспечивает стыковку отверстий и передачу перерезывающей силы, например, по оси Z. Расчетная сила, действующая вдоль оси самолета, передастся срезом болтов 12, расположенных по контуру стыка вдоль действия силы между фланцевыми узлами стыка 3 и 4 лонжеронов. Под действием этой силы возникает опрокидывающий момент Мz, который нагружает осевыми силами болты 10, расположенные на максимальном удалении друг от друга в плоскости М_изг. Зазор по болтам 10 в отверстиях выбран таким образом, что деформации недостаточны для того, чтобы нагрузить болты 10 на срез, а сила, действующая перпендикулярно оси самолета, передастся срезом штырей 8. Такая группировка стыковочных болтов и выбор зазоров в стыковочных отверстиях обеспечивает работу различных групп болтов на один вид нагружения и, следовательно, повышает ресурс болтовых соединений, а также их прочность и надежность. Наличие направляющих штырей разной длины на фланцевых узлах стыка, расположенных на лонжеронах, упрощает процесс сборки частей пилонов и обеспечивает их полную взаимозаменяемость в зависимости от различных требований при эксплуатации.

Источники информации
1. Шульженко М.Н. "Конструкция самолетов", Машиностроение, Москва, 1971 г., стр. 134, рис. 2.104б.

2. Глаголев А.И. и др. "Конструкция самолетов", Машиностроение, Москва, 1975 г., стр. 158-159, рис. 6.52 (прототип).

Изобретение относится к области самолетостроения и может быть использовано для стыковки агрегатов, например центроплана и отъемной части крыла, фюзеляжа с килем, стыковки частей пилона между собой. Контурный стык частей пилона содержит стыкуемые между собой части пилона, каждая из которых имеет два фланцевых узла стыка, расположенные на лонжеронах пилона, и нервюры, соединяющие между собой части пилона посредством болтов. Фланцевые узлы стыка одной из частей пилона снабжены направляющими штырями, по крайней мере по одному на каждом узле, а фланцевые узлы другой части пилона соответственно соосно направляющим штырям - фиксирующими шайбами. Направляющие штыри выполнены разными по длине и имеют заходной конус и цилиндрическую шейку. Группа болтов, соединяющих фланцевые узлы стыка лонжеронов, расположены на наибольшем расстоянии друг от друга вдоль продольной оси самолета с зазором в отверстиях, обеспечивая работу болтов только на растяжение. Болты, расположенные вдоль продольной оси самолета на поясах стыковочных нервюр, расположены с минимальным зазором в отверстиях и работают на срез. В результате повышается прочность и надежность контурного стыка пилона, упрощается процесс стыковки. 4 ил.

Контурный стык частей пилона, содержащий стыкуемые между собой части пилона, каждая из которых имеет два фланцевых узла стыка, расположенные на лонжеронах пилона, нервюры, соединяющие между собой части пилона посредством болтов, отличающийся тем, что фланцевые узлы стыка одной из частей пилона снабжены направляющими штырями, по крайней мере по одному на каждом узле, а фланцевые узлы другой части пилона соответственно соосно направляющим штырям - фиксирующими шайбами, при этом направляющие штыри выполнены разными по длине и имеют заходной конус и цилиндрическую шейку, группа болтов, соединяющих фланцевые узлы стыка, расположены с зазором в отверстиях на наибольшем расстоянии друг от друга вдоль продольной оси самолета, обеспечивая работу болтов только на растяжение, при этом болты, расположенные вдоль продольной оси самолета на поясах стыковочных нервюр, расположены с минимальным зазором в отверстиях и с возможностью работы на срез.