ТОРМОЗНОЙ ЩИТОК ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА Российский патент 2002 года по МПК B64C9/32 

Изобретение относится к области авиации, а точнее к поверхностям для воздушного торможения, и может быть использовано на маневренных скоростных самолетах.

Наиболее близким по технической сути и достигаемому результату является тормозной щиток, используемый на самолете F-15 (см. Новости зарубежной науки и техники. Серия: Авиационная и ракетная техника. ТИ. 1986, 13, "Истребитель Макдоннел-Дуглас F-15 "Игл"", стр. 2-3, рис.3, позиции 98, 99, 100). Такие щитки состоят из силового набора в виде двух лонжеронов, расположенных параллельно оси симметрии щитка, и поперечной балки с узлом крепления гидравлического привода. На одном из концов каждого лонжерона расположены узлы навески щитка. Лонжероны и балка установлены внутри трехслойной панели. Такие щитки имеют небольшой вес, но трудоемки в изготовлении, поскольку сложно выполнить силовые элементы, заделанные внутри трехслойной панели.

Общим недостатком тормозных щитков с лонжеронами, расположенными параллельно оси симметрии щитка, является неоптимальность конструктивно-силовой схемы.

При близком расстоянии лонжеронов друг от друга поперечная балка с узлом крепления гидроцилиндра будет нагружена меньше и легче по весу. Но при действии боковых сил, например при скольжении самолета, близкое расположение узлов навески тормозного щитка приводит к большим усилиям на них и на тормозной щиток в целом.

Расположение осей лонжеронов удаленными от оси симметрии щитка приводит к тому, что в изгиб включаются несиловые элементы конструкции, находящиеся по оси симметрии щитка в наибольшем удалении, которые нагружаются и выходят из строя.

При изгибе сечение тормозного щитка раскрывается, то есть уменьшается кривизна сечения, и нужны элементы для компенсации этих усилий, например нервюры для фиксации формы.

Неоптимальность конструктивно-силовой схемы с параллельными оси симметрии лонжеронами приводит к необходимости дополнительных конструктивных элементов, а следствием является увеличение веса конструкции тормозного щитка в целом.

Задачей настоящего изобретения является снижение веса тормозного щитка за счет оптимизации его конструктивно-силовой схемы.

Поставленная задача решается тем, что тормозной щиток летательного аппарата содержит панель с двумя лонжеронами, поперечную силовую балку, соединенную с упомянутыми лонжеронами, узел крепления штока управляемого гидроцилиндра, установленный на упомянутой силовой балке, и отличается тем, что каждый упомянутый лонжерон установлен снаружи упомянутой панели и имеет сечение с внутренними и наружными стенками, причем наружные стенки выполненными сходящимися к оси симметрии тормозного щитка.

Внутренние стенки лонжеронов имеют излом в зоне расположения упомянутого узла крепления штока управляемого гидроцилиндра, так что в этой зоне сечение каждого из упомянутых лонжеронов имеет максимальную площадь, а упомянутая поперечная силовая балка дополнительно содержит вкладыши, установленные внутри полостей упомянутых лонжеронов в упомянутой зоне.

Предлагаемое исполнение позволяет:
1. Оптимизировать конструктивно-силовую схему, так как:
- замкнутый контур из системы лонжероны - панель хорошо воспринимает кручение от действия боковых нагрузок;
- в различных местах можно получить этот контур с площадью, обеспечивающей нужную прочность. Изгиб внутренней стенки лонжерона в месте установки поперечной балки с узлом крепления гидроцилиндра определяет максимальное сечение лонжерона в этом месте, соответствующем зоне максимального изгибающего момента. Это позволяет существенно повысить устойчивость тонкостенного элемента - стенки лонжерона, и его жесткость в месте восприятия усилий от гидроцилиндра управления щитком при передаче сосредоточенной силы на него от распределенной воздушной нагрузки. При действии составляющей силы на узел крепления гидроцилиндра в плоскости щитка сосредоточенная сила передается сразу сдвигом на ближайшую внутреннюю стенку лонжерона и практически не вызывает изгиба поперечной балки за счет ее малых размеров;
- выполнение поперечной балки составной из узла крепления гидроцилиндра и вкладышей внутри коробчатых лонжеронов позволяет практически исключить действие на вкладыши поперечных изгибающих нагрузок. Они воспринимают только перерезывающую силу с целью включения в работу удаленной внешней стенки лонжерона. Вкладыши можно выполнить в виде тонкостенной перегородки, заделанной по внутреннему контуру лонжерона.

2. Снизить трудоемкость изготовления тормозного щитка. Установка каркаса, состоящего из лонжерона и поперечной балки, снаружи панели позволяет отдельно изготавливать панель постоянной толщины и каркас, что более технологично и легче по весу. Соединение каркаса с панелью может быть выполнено на клее без подгонки. Кроме того, коробчатое сечение более технологично при использовании композиционных материалов в конструкции тормозного щитка.

3. Уменьшить вес щитка за счет:
- исключения дополнительных конструктивных элементов, например нервюр, для фиксации формы;
- снижения веса поперечной балки за счет минимизации длины ее части между лонжеронами, а также за счет исполнения вкладышей в виде тонкостенных перегородок;
- исключения продольных элементов, подкрепляющих поперечную балку,
- уменьшения крепежных элементов в случае соединения лонжерона и поперечной балки с панелью на клею.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где:
на фиг.1 изображен общий вид щитка в плане;
на фиг.2 показано продольное сечение общего вида в положении, когда тормозной щиток закрыт;
на фиг.3 и фиг.4 показаны поперечные сечения общего вида тормозного щитка.

Тормозной щиток содержит панель 1. На фиг. 3, 4 панель 1 показана трехслойной, то есть состоящей из обшивок 2 из композиционного материала, между которыми расположен сотовый заполнитель 3. Снаружи панели 1 расположены лонжероны 4, один из концов которых выходит за пределы панели 1 и заканчивается узлами навески 5. По передней и задней кромкам панели 1 находятся нервюры 6 и 7, соединяющие между собой лонжероны 4.

Каждый из лонжеронов имеет внутреннюю стенку 8 (обращенную к другому лонжерону) и наружную стенку 12 (обращенную наружу ). Внутренние стенки 8 лонжерона 4 имеют излом, так что в этом месте сечение каждого из упомянутых лонжеронов имеет максимальную площадь. В зоне излома внутренних стенок 8 и расположена составная поперечная силовая балка, состоящая из узла крепления 9 штока гидроцилиндра 10 и вкладышей 11, соединенных с узлом 9 по торцам. Вкладыши 11 соединяют между собой внутренние стенки 8 и наружные стенки 12 коробчатых лонжеронов 4 и передают нагрузку на узел крепления 9 штока гидроцилиндра 10. Наружные стенки 12 лонжеронов 4 выполнены сходящимися от узлов навески 5 к оси 13 симметрии тормозного щитка, то есть образуют с осью 13 некоторый угол.

Работа тормозного щитка. При совершении маневра, а также при посадке для дополнительного торможения открывают тормозной щиток. При этом шток гидроцилиндра 10 действует на узел крепления 9, преодолевая аэродинамическую нагрузку. Тормозной щиток поворачивается относительно узлов навески.

В начальной фазе открытия сила, действующая на щиток, находится практически в плоскости щитка. Так как внутренняя часть поперечной балки, включающая в себя узел крепления 9 гидроцилиндра, короткая, то она практически не подвержена действию изгиба, и сила от гидроцилиндра 10 передается непосредственно внутренней стенке 8 лонжеронов 4 только посредством срезающих нагрузок. Поскольку поперечная балка составная и соединена с вкладышами 11, расположенными внутри полостей лонжеронов 4, то эта сила передается и на наружные стенки 12, а затем по всему сечению лонжеронов 4 на узлы навески 5 тормозного щитка.

Расположение наружных стенок 12 лонжеронов 4 под углом к оси симметрии тормозного щитка дает возможность напрямую замкнуть действующие силы на узлы 9 и 5, что наиболее рационально с точки зрения выполнения силовой схемы.

В открытом положении сосредоточенная сила от гидроцилиндра 10 направлена перпендикулярно плоскости щитка. В этом случае также сосредоточенная сила передается сдвигом на лонжероны 4, которые работают в этом случае практически только на изгиб. Панель 1 воспринимает воздушные распределенные нагрузки и передает их на лонжероны 4. Боковые края панели 1, расположенные снаружи от лонжерона 4, передают воздушные нагрузки, действующие на них, изгибом на лонжероны 4. При этом допускаемыми нагрузками на изгиб краев панели 1 определяется величина наклона наружных стенок 12 к оси 13, что имеет большое значение с точки зрения веса. Близкое расположение лонжеронов 4 к краю панели, также как и чрезмерное их удаление, приводит к нерациональной загрузке системы панель-лонжероны и к увеличению веса всего щитка в целом.

Такое выполнение тормозного щитка с принципиально новой конструктивно-силовой схемой позволило снизить вес самого щитка на 45% в сравнении с прототипом, а простота конструкции позволила применить в нем высокоэффективные композиционные материалы.

Изобретение относится к области авиации. Конструкция тормозного щитка позволяет существенно снизить его вес за счет улучшения конструктивно-силовой схемы, а также уменьшить трудоемкость его изготовления. Щиток содержит панель 1 с двумя лонжеронами 4, соединенными поперечной силовой балкой с установленным на ней узлом крепления 9 штока управляемого гидроцилиндра. Лонжероны установлены снаружи панели 1, имеют коробчатое сечение с наружными стенками 12, выполненными сходящимися к оси симметрии тормозного щитка. Внутренние стенки 8 имеют излом в зоне расположения узла крепления 9 штока управляемого гидроцилиндра, и сечение лонжеронов имеет здесь максимальную площадь. Поперечная силовая балка выполнена составной: из узла крепления 9 гидроцилиндра, расположенного между внутренними стенками лонжеронов 4, и соединенными с ним по торцам вкладышами 11, установленными внутри полостей коробчатых сечений лонжеронов 4. Изобретение направлено на снижение веса и трудоемкости изготовления. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Тормозной щиток летательного аппарата, содержащий панель с двумя лонжеронами, поперечную силовую балку, соединенную с упомянутыми лонжеронами, узел крепления штока управляемого гидроцилиндра, установленный на упомянутой силовой балке, отличающийся тем, что каждый упомянутый лонжерон установлен снаружи упомянутой панели и имеет сечение с внутренними и наружными стенками, причем наружные стенки выполнены сходящимися к оси симметрии тормозного щитка. 2. Тормозной щиток по п. 1, отличающийся тем, что внутренние стенки лонжеронов имеют излом в зоне расположения упомянутого узла крепления штока управляемого гидроцилиндра, так что в этой зоне сечение каждого из упомянутых лонжеронов имеет максимальную площадь, а упомянутая поперечная силовая балка дополнительно содержит вкладыши, установленные внутри полостей упомянутых лонжеронов в упомянутой зоне.