Область применения изобретения
Настоящее изобретение в общем имеет отношение к области аэронавтики. Более конкретно, настоящее изобретение имеет отношение к узлу уплотнения на воздушном судне, прикрепляемому к корпусу воздушного судна.
Предпосылки к созданию изобретения
Растет потребность в надежных средствах воздушного транспорта. Большие грузовые воздушные суда должны отвечать таким потребностям воздушного транспорта.
Фирмы-изготовители воздушных судов, имеющие распределенные производственные мощности, обнаружили, что полезным является воздушное судно с отсоединяемым крылом. Корпус (планер) воздушного судна с отсоединяемым крылом имеет конструкцию крыла, отделенную от фюзеляжа, а не конструкцию крыла, образованную в виде единого целого с фюзеляжем. Этот тип корпуса позволяет изготавливать конструкцию крыла на одном производственном оборудовании, а конструкцию фюзеляжа изготавливать в другом месте, на другом производственном оборудовании. Корпус воздушного судна затем может быть собран за счет прикрепления конструкции крыла к фюзеляжу еще на одном производственном оборудовании.
Конструкция крыла, фюзеляж и хвостовое оперение являются основными компонентами корпуса. Эти компоненты собирают так, чтобы получить конструкцию, обеспечивающую максимальную степень прочности и надежности. Например, обязательным является обеспечение относительных перемещений между компонентами корпуса, чтобы лучше поглощать и передавать силы и, таким образом, получать благоприятные характеристики корпуса, позволяющие выдерживать нагрузки, возникающие во время критических фаз эксплуатации воздушного судна. Фаза приземления является одним из примеров таких критических фаз.
Необходимость прочной и упругой конструкции корпуса воздушного судна особенно относится к грузовым воздушным судам, которые используют, например, в военных операциях для развертывания живой силы и тяжелой техники. Требование полезной нагрузки в диапазоне десятков тонн в сочетании с необходимостью проведения маневров в полете при неблагоприятных погодных условиях, подвергают корпус воздействию высоких сил растяжения и сжатия.
Конструирование корпуса в соответствии с такими высокими стандартами прочности и надежности часто вызывает важное требование обеспечения герметичности фюзеляжа при всех условиях полета. Это связано с тем, что, особенно в корпусах с отсоединяемым высокорасположенным или низкорасположенным крылом, зазоры в корпусе могут быть необходимы в соответствии с указанными конструктивными требованиями.
Уплотнение для воздушного судна с изменяемой геометрией крыла раскрыто в патенте США 4,029,272.
Краткое изложение изобретения
Существует необходимость создания надежного средства уплотнения, предназначенного для уплотнения зазоров в конструкции корпуса с отсоединяемым крылом.
Для удовлетворения по меньшей мере частично этой потребности, в соответствии с настоящим изобретением предлагается узел уплотнения, который содержит сильфон. Сильфон выполнен с возможностью прикрепления или присоединения к корпусу и обеспечения надежного уплотнения одного или нескольких зазоров, отверстий или других выпусков давления в корпусе.
В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения, сильфон узла уплотнения расположен и установлен между конструкцией крыла корпуса и фюзеляжем корпуса. Более конкретно, в корпусе с отсоединяемым крылом сильфон прикреплен как к центральной коробке конструкции крыла, так и к верхним участкам центральной части фюзеляжа. Центральная коробка крыла и верхние участки центральной части фюзеляжа расположены на расстоянии друг от друга, так что образуется зазор в несущей крыло сквозной секции корпуса. Этот зазор должен быть уплотнен за счет использования узла уплотнения в соответствии с настоящим изобретением.
Сильфон может быть выполнен в виде удлиненной полосы уплотнения, изготовленной из материала, имеющего упругую или эластомерную консистенцию. Преимущественно, сильфон имеет плоское, изогнутое или волнистое поперечное сечение с двумя продольными боковыми участками, причем один боковой участок (кромка или створка) выполнен с возможностью прикрепления к центральной коробке крыла, а другой боковой участок (кромка или створка) выполнен с возможностью прикрепления к фюзеляжу.
Однако специалисты в данной области легко поймут, что узел уплотнения также может быть прикреплен к другим конструкциям в корпусе, определяющим другие зазоры. Узел уплотнения может быть, например, прикреплен к двум конструкциям в фюзеляже или в хвостовом оперении, или к конструкциям сопряжения между хвостовым оперением и фюзеляжем.
Несмотря на то, что возможны обстоятельства, в которых узел уплотнения непосредственно прикрепляют к корпусу, в соответствии с настоящим изобретением используют установочные элементы для косвенного прикрепления сильфона узла уплотнения к конструкциям корпуса. Этот косвенный вид прикрепления позволяет получить более гибкую конструкцию, по существу позволяющую внедрить принцип "фальцевой" конструкции. Можно полагать, что установочные средства служат в качестве "фальца" для прикрепления сильфона к точкам (узлам) крепления в корпусе. Такая фальцевая конструкция позволяет узлу уплотнения лучше компенсировать относительные смещения между конструкциями корпуса, которые могут возникать при эксплуатации воздушного судна.
В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения, установочные элементы имеют фасонные участки, чтобы принимать и вмещать боковые участки сильфона при таком прикреплении к корпусу. В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения, фасонные участки расположены так, чтобы совпадать с контуром соответствующих поверхностей боковых участков сильфона. Это позволяет производить плотную и непроницаемую посадку сильфона, за счет чего улучшаются характеристики уплотнения. Это позволяет поддерживать давление в салоне даже тогда, когда корпус имеет относительно большие относительные смещения конструкций корпуса, к которым прикреплен сильфон.
В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения, фасонные участки выполнены не только с возможностью улучшения характеристик уплотнения, но и с возможностью обеспечения направляющей функции для прогиба (упругой деформации), который может иметь закрепленный сильфон при эксплуатации воздушного судна. Таким образом, прогиб происходит контролируемым образом и сильфон не имеет неконтролируемого "качания".
В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения, фасонные участки установочных элементов имеют изогнутые концевые участки. Эти концевые участки изогнуты так, чтобы закручиваться в направлении от сильфона, когда сильфон прикреплен к корпусу. Изогнутый концевой участок соответствующего фасонного участка предотвращает повреждение сильфона, когда сильфон отклоняется в такой степени, что он входит в контакт с этим фасонным участком. Это также позволяет исключить врезание острых кромок фасонных участков в сильфон.
Установочные элементы, которые имеют фасонные участки с изогнутыми концами, преимущественно выполнены в виде J-образных или L-образных профилированных стержней (полос) из алюминия. Однако следует иметь в виду, что точная форма профилированных стержней из алюминия может зависеть от точных пространственных соотношений между конструкциями корпуса, определяющими зазор, который должен быть уплотнен.
В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения, узел сильфона дополнительно содержит фиксатор. Фиксаторы могут быть выполнены как U-образные профилированные стержни из алюминия, расположенные так, что каждый из боковых участков сильфона будет плотно зажат между одним из фиксаторов и фасонным участком одного из установочных элементов. Концевые участки сильфона, установочные элементы и фиксаторы имеют выполненные в них отверстия, которые совмещают при креплении сильфона, чтобы пропустить через них болты, которые на другой стороне будут ввинчены в герметизирующие гайки, чтобы прочно прикрепить и удерживать эту трехслойную конструкцию на месте.
В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения, установочный элемент имеет дренажное устройство, содержащее, например, несколько дополнительных отверстий для дренирования установочного элемента. Водоконденсат или другие жидкости, которые могут накапливаться в похожих на каналы конструкциях, образованных фасонными участками, могут быть за счет этого отведены.
В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения, дренажное устройство содержит шланговые фитинги, совмещенные с этими дополнительными отверстиями. Шланговое устройство имеет шланг, присоединенный к любому одному из шланговых фитингов, что позволяет дренировать воду или другие накопленные жидкости управляемым образом.
В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения, сильфон выполнен из композиционного материала в виде множества уложенных чередующихся слоев. Слои представляют собой слои полиэфирной ткани, слои полиэфира, слои кремния и слои стекловолокна. Полиэфирный слой и полиэфирная ткань образуют опорную структуру сильфона. Во время полета, когда салон герметизирован, давление, приложенное к сильфону изнутри салона, выпучивает сильфон наружу за счет герметизированной среды внутри фюзеляжа. Полиэфирная структура обеспечивает, что это выпучивание и деформация сильфона происходят управляемым образом, вместо того, чтобы сильфон, за счет его упругих характеристик, раздувался неконтролируемым образом. Кремниевые слои придают дополнительную упругость и гибкость, в то время как стекловолокно обеспечивает жесткость.
В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения, слои не только наложены друг на друга, но также уложены рядом друг с другом внутри и вдоль длины сильфона. Это вертикальное и горизонтальное расположение слоев позволяет лучше локализовать желательные характеристики там, где они больше всего необходимы, а именно: гибкость и упругость в центральном участке или вокруг него, а большую жесткость в двух концевых участках сильфона или вокруг них. Например, в соответствии с одним из аспектов настоящего изобретения, сильфон имеет два концевых участка, которые могут быть соединены за счет наложения (перекрытия) двух концевых участков, когда сильфон прикреплен к корпус. Жесткость у концевых участков позволяет обеспечивать лучшую посадку болтов, которые используют для соединения совмещенных концевых участков.
Желательная жесткость у концевых участков необходима для плотной посадки соединения болта с гайкой. Однако необходимая жесткость у концевых участков может быть обеспечена без ухудшения желательной упругости сильфона, которая требуется в центральном его участка, благодаря более толстой кремниевой сердцевине, заделанной в центральный участок сильфона.
Другими словами, слои расположены таким образом, что количество стекловолокна возрастает у концевого участка сильфона или у концевых секций сильфона, в то время как количество кремния возрастает вокруг центрального участка сильфона или центральной секции сильфона. Это обратное распределение количества стекловолокна и количества кремния также может быть достигнуто за счет использования слоев стекловолокна, имеющих различные плотности.
В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения, сильфон образован за счет соединения двух или больше секций сильфона и их соответствующих концевых участков. Эта "модульная" конструкция сильфона, содержащая несколько секций сильфона, облегчает ремонт сильфона, когда он имеет локальное повреждение. В этом случае необходимо заменить только соответствующую секцию сильфона, а не весь сильфон целиком.
В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения, концевые участки скошены, имеют фаски или имеют ступенчатый профиль, чтобы обеспечивать одинаковую толщину сильфона, когда концевые участки сильфона или его секций соединяют за счет наложения (перекрытия).
Указанные ранее и другие характеристики изобретения будут более ясны из последующего детального описания, приведенного со ссылкой на сопроводительные чертежи, приведенные не в реальном масштабе, на которых аналогичные детали имеют одинаковые позиционные обозначения.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 показано воздушное судно с высокорасположенным крылом, имеющее отсоединяемую конструкцию крыла.
На фиг.2 показан вид сверху воздушного судна, показанного на фиг.1.
На фиг.3 показан разрез по линии 3-3 на фиг.2 фюзеляжа и конструкции крыла воздушного судна.
На фиг.4 показан вид в перспективе, частично в разрезе, несущей крыло сквозной секции фюзеляжа воздушного судна, показанного на фиг.1.
На фиг.5 показан другой вид в перспективе, частично в разрезе, несущей крыло сквозной секции, показанной на фиг.4
На фиг.6 показан крупным планом разрез узла уплотнения в соответствии с настоящим изобретением, показанного на фиг.3.
На фиг.7 показан крупным планом разрез установочного элемента узла уплотнения, показанного на фиг.6.
На фиг.8 показан вид в перспективе с точки в центре фюзеляжа на узел уплотнения, прикрепленный к корпусу.
На фиг.9 показан вид в перспективе, частично в разрезе, сильфона узла уплотнения.
На фиг.10 показан продольный разрез секции сильфона в узле уплотнения.
Подробное описание изобретения
Обратимся теперь к рассмотрению фиг.1, на которой показано воздушное судно 100 с отсоединяемым высокорасположенным крылом. Воздушное судно 100 имеет конструкцию 105 крыла, отсоединяемую от фюзеляжа 110. Другими словами, конструкция 105 крыла не выполнена в виде единого целого с фюзеляжем 110.
Конструкция 105 крыла установлена на центральном участке фюзеляжа 110.
На фиг.2 показан вид сверху воздушного судна 100 с высокорасположенным крылом, показанного на фиг.1. На фиг.2 лучше видны основные компоненты корпуса 106 воздушного судна 100. Корпус 106 содержит хвостовое оперение 101, фюзеляж 110 и конструкцию 105 крыла. Конструкция 105 крыла установлена у центрального участка в верхней части фюзеляжа 110. Конструкция 105 крыла воздушного судна с отсоединяемым крылом представляет собой неразъемную конструкцию (конструкцию в виде одной детали), причем "крылья" воздушного судна образованы конструкцией 105 крыла, вытянутой влево и вправо от фюзеляжа 110. Воздушное судно также имеет обтекатель 109, расположенный сверху над конструкцией 105 крыла.
На фиг.3 показан разрез по линии 3-3 на фиг.2, причем плоскость разреза проходит через корневой участок крыла корпуса 106. На фиг.3 четко показано, что конструкция 105 крыла и фюзеляж 110 выполнены как два отдельных компонента корпуса 106. Конструкция 105 крыла опирается на монтажные головки 107, расположенные на фюзеляже 110. Конструкция 105 крыла прочно соединена болтами с монтажными головками 107 и удерживается на месте на верхней части фюзеляжа 110 при помощи монтажных головок 107.
Фюзеляж 110 имеет по существу цилиндрическую форму. На фиг.3 также показана несущая сквозная секция 120, которая частично принимает центральную коробку 108 конструкции 105 крыла.
Несущая сквозная секция 120 вырезана в цилиндрическом фюзеляже 110. Несущая сквозная секция 120 задана расстоянием d между центральной коробкой 108 конструкции 105 крыла и верхними кромками полукруглых элементов 115 каркаса. Имеется несколько полукруглых или открытых кольцевых элементов 115 каркаса, расположенных рядом друг с другом, причем несколько полукруглых элементов 115 каркаса образуют центральный участок фюзеляжа 110. Центральная коробка 108 крыла не упирается в полукруглые элементы 115 каркаса. В конструкции с отсоединяемым крылом образуется зазор шириной d в корпусе 106, который уплотнен при помощи узла 200 уплотнения. Узел 200 уплотнения прикреплен к центральной коробке 108 крыла, причем С-образная балка 112 расположена на верхних кромках полукруглых элементов 115 каркаса, так что она закрывает эти кромки и обеспечивает прочную опору для узла 200 уплотнения. Узел уплотнения обеспечивает герметизацию фюзеляжа 110 при эксплуатации воздушного судна 100.
Вид в перспективе несущей сквозной секции 120 показан на фиг.4. Для упрощения, конструкция 105 крыла, содержащая центральную коробку 108 крыла, и монтажные головки 107 условно удалены.
Цилиндрическая форма фюзеляжа 110 вне несущей сквозной секции 120 образована кольцевыми элементами 117 каркаса. Кольцевые элементы 117 каркаса аналогичны полукруглым элементам 115 каркаса, однако последние имеют срезанные центральные участки для образования несущей крыло сквозной секции 120. Несущая крыло сквозная секция 120 имеет прямоугольную периферию (край), которая образована двумя С-образными балками 112, расположенными напротив друг друга, и двумя другими С-образными балками 116, расположенными в направлении размаха крыла. Только одна из С-образных балок 112 показана в виде в перспективе на фиг.4. Прямоугольная периферия имеет закругленные углы, чтобы облегчить установку узла 200 уплотнения. Узел уплотнения идет вокруг периферии и имеет один из своих боковых участков (или нижнюю кромку), который прикреплен к верхним поверхностям С-образных балок 112, 116, образующих периферию, и другой боковой участок (или верхнюю кромку), который прикреплен главным образом к тем участкам или областям центральной коробки 108 крыла, которые обращены к этим верхним поверхностям С-образных балок 112, 116. Точные точки крепления однако могут быть другими в других корпусах, имеющих несколько другие геометрии. На фиг.4 показано, как уложен сильфон 200, когда он прикреплен к фюзеляжу 110 и к центральной коробке 108 крыла, которые являются компонентами корпуса 106. Сильфон 200, который по существу представляет собой ленту или полосу, имеет верхнюю и нижнюю кромки, прикрепленные к центральной коробке 108 крыла и к фюзеляжу 110, соответственно. Два или несколько концевых участков сильфона 200 имеют одно или несколько перекрытий 205, так что сильфон 200, после его установки и крепления, получает форму замкнутой ленты или замкнутой полосы. Сильфон 200 получает изогнутое поперечное сечение за счет давления внутри герметизированной области РА, когда фюзеляж 110 герметизирован.
На фиг.5 показан другой вид в перспективе несущей крыло сквозной секции 120. Вид в перспективе взят из точки внутри фюзеляжа 110, ориентировочно под несущей крыло сквозной секцией 120. И в этом случае, как на фиг.4, конструкция 105 крыла условно удалена, чтобы лучше показать прямоугольную периферию, вокруг которой проложен сильфон 200 в виде ленты уплотнения.
На фиг.6 показан крупным планом узел 200 уплотнения, показанный на фиг.3. Поперечное сечение узла 200 уплотнения, показанное на фиг.6, является примерным и главным образом одинаковым вокруг периферии.
Узел 200 уплотнения содержит сильфон 201. Сильфон 201 изготовлен из композита полиэфир-стекловолокно-кремний и выполнен как удлиненная полоса, которая установлена вокруг прямоугольной периферии при помощи установочных элементов 210а и 210b. Пунктирной линией на фиг.6 отделена область WA крыла от центральной области CFA фюзеляжа.
Узел 200 уплотнения позволяет герметизировать герметичную область РА от не герметичной области NPA слева и снаружи от фюзеляжа 110.
Узел 200 уплотнения не прикреплен непосредственно к центральной коробке 108 крыла и/или к С-образной балке 112. Прикрепление сильфона 201 произведено при помощи двух установочных элементов 210а и 210b, которые являются главным образом одинаковыми. Сильфон 201 имеет изогнутое поперечное сечение и имеет два боковых участка 202а и 202b. Сильфон может быть образован из двух или нескольких секций сильфона. Секции сильфона соединены друг с другом у их соответствующих концевых участков, чтобы образовать замкнутую полосу или замкнутую ленту, или петлю или кольцо. Поэтому боковые участки 202а и 202b и концевые участки можно также считать соответствующими боковыми участками или концевыми участками секций сильфона. Ширина сильфона больше чем ширина зазора, и лежит в диапазоне ориентировочно 200-400 мм. Сильфон имеет полную длину, соответствующую периметру периферии, которая составляет около 12 метров. И в этом случае следует иметь в виду, что точные цифры зависят от геометрии корпуса воздушного судна.
Как уже было указано здесь выше, сильфон 201 имеет преимущественно изогнутое поперечное сечение, что позволяет лучше выдерживать давление, воздействующее на сильфон 201, за счет давления внутри герметичной области (области повышенного давления) РА. Сильфон 200 может быть отштампован, так чтобы иметь изогнутое поперечное сечение до его установки. Альтернативно, сильфон 200 до его установки может иметь плоское поперечное сечение. В этом случае длину сильфона выбирают так, чтобы сильфон был прикреплен при помощи установочных элементов 210a, b с достаточной слабиной (провисанием), а не в натянутом состоянии. Сильфон 210, после его прикрепления, получает изогнутое поперечное сечение, как это показано на фиг.6, после герметизации фюзеляжа 110.
Установочные элементы 210a, b выполнены в виде L-образных или J-образных профилированных стержней, изготовленных из алюминия. Профилированные установочные элементы 210а и 210b также выполнены в виде двух или нескольких профилированных секций, имеющих полную длину, ориентировочно соответствующую периметру периферии. Элементы 210a, b или их секции уложены вокруг прямоугольной периферии несущей сквозной секции 120. Те секции профилированных установочных элементов 210a, b, которые установлены на углах, имеют кривизну, соответствующую кривизне закругленных углов.
Каждый из установочных элементов 210a, b имеет фасонный (изогнутый) участок 213a, b и установочный участок 211a, b. Угол между фасонным участком 213a, b и установочным участком 211a, b может быть выбран в соответствии с относительным пространственным соотношением между верхней поверхностью С-образной балки 112 и нижней поверхностью центральной коробки 108 крыла, к которым прикрепляют узел уплотнения. Это позволяет ориентировать сильфон в соответствии с указанным пространственным соотношением. Если узел 200 уплотнения прикрепляют к другим узлам или конструкциям, определяющим зазор в корпусе 106, то указанный угол может быть выбран в соответствии с локальной геометрией.
Верхний установочный элемент 210b, показанный сверху на фиг.6, имеет больший угол, чем нижний установочный элемент 210a. Каждый из установочных участков 211a, b установочных элементов 210a, b прикрепляют при помощи подходящих средств крепления, таких как заклепки, к коробке 108 крыла и к С-образной балке 112, соответственно.
Узел 200 уплотнения дополнительно содержит фиксаторы 215a, b. Фиксаторы 215a, b выполнены в виде U-образных профилированных стержней, изготовленных из алюминия. Аналогично установочным элементам 210a, b, фиксаторы 215a, b также могут иметь две или несколько секций, сумма длин которых ориентировочно равна длине периметра периферии или ориентировочно равна сумме длин профилированных установочных элементов 210a, b.
Первый и второй концевые участки 202a и 202b сильфона 200 или секций сильфона изгибают и вводят в контакт с соответствующими фасонными участками 213a, 213b. Концевые участки 202a, 202b затем зажимают между фиксаторами 215a, 215b и фасонными участками 213a, 213b нижнего установочного элемента 210a и верхнего установочного элемента 210b, соответственно. Эту трехслойную конструкцию из концевых участков 202a, b, расположенных между соответствующими фасонными участками 213a, b и фиксаторами 215a, b, затем прочно зажимают при помощи болтов 220a, b и герметизирующих гаек 221a, b.
Фасонные участки 213a, b, концевые участки 202a, b и фиксаторы 220a, b имеют отверстия, которые совмещают друг с другом, чтобы пропустить через них болты 220. На резьбовые участки болтов наживляют и навинчивают герметизирующие гайки 221a, b, при этом головки болтов плотно прилегают к горизонтальным поверхностям U-образных фиксаторов 215a, b. Герметизирующие гайки расположены на стороне сильфона, обращенной к не герметизированной области NPA, в то время как болты 220a, b выходят из герметизированной области РА.
Фасонные участки 213a, b, когда сильфон 201 прикреплен, задают форму поперечного сечения концевых участков 202a, b. Таким образом, фасонные участки не только улучшают уплотнение, но также позволяют управлять прогибом (упругой деформацией) сильфона при эксплуатации воздушного судна. Прогиб может быть вызван за счет относительных смещений С-образной балки 112 и центральной коробки 108 крыла при тяжелых условиях полета воздушного судна и/или при неблагоприятных погодных условиях. Фасонные участки 213a, b имеют изогнутые концевые участки, которые закручены в направлении от сильфона. Таким образом, может быть исключено повреждение сильфона 201, если сильфон входит в контакт с участком 213a или b при прогибах сильфона.
В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения, фасонный участок 213b имеет дренажное устройство в виде дренажных отверстий 214, расположенных вдоль фасонного участка 213b. Эти дренажные отверстия 214 позволяют дренировать водоконденсат или топливо, капающие из центральной коробки 108 крыла.
На фиг.7 показан крупным планом установочный элемент 210a. В соответствии с одним из аспектов настоящего изобретения, дренажное устройство 240 дополнительно содержит один или несколько шланговых фитингов 223, которые введены в соответствующие дренажные отверстия 214. Шланг 224 прикреплен к шланговому фитингу 223. Шланг 224 позволяет дренировать через проходную втулку в С-образной балке 112 в не герметичную область NPA. Проходная втулка имеет уплотнение 225, исключающее нарушение герметизации фюзеляжа 110. Дренажное устройство 240 позволяет при помощи шланга 224 дренировать накопленные водоконденсат или топливо 230 из лотка между С-образной балкой 112 и фасонным участком 213a. Водоконденсат или топливо могут быть дренированы назад в не герметичную область NPA и удалены регулируемым образом.
На фиг.8 показан вид в перспективе узла 200 уплотнения, прикрепленного к центральной коробке 108 крыла, к С-образным балкам 112 и к С-образным балкам 116, идущим в направлении размаха крыла.
На фиг.8 показан сильфон 201, расположенный вокруг прямоугольной периферии несущей крыло сквозной секции. На фиг.8 также показано, как удлиненный сильфон 201 после его укладки и крепления получает форму петли или кольца. Сильфон 201 узла 200 уплотнения, показанный на фиг.8, содержит две секции сильфона, соединенные у перекрытия 205. Другое перекрытие в виде в перспективе на фиг.8 не показано.
На фиг.9 показано крупным планом это перекрытие 205 в разрезе. Концевые участки 203а,b соответствующих секций сильфона расположены с перекрытием. Каждый из концевых участков или краев 203a и b имеет отверстия, которые совмещены друг с другом. Два концевых участка 203 и 203b удерживаются на месте при помощи болтов, ввинченных в гайки. В соответствии с одним из аспектов настоящего изобретения, два концевых участка 203a и 203b не только соединены болтами, но и склеены вместе, чтобы образовать герметичное соединение. При таком двойном креплении при помощи болтов и склеивания, герметизирующие гайки в перекрытии 205 могут быть исключены, что снижает производственные затраты.
Чтобы исключить врезание болтов в сильфон 201 во время прогиба сильфона, отверстия в концевых участках 203a и 203b снабжены алюминиевыми прокладками. Концевые участки скошены, имеют фаску или имеют ступенчатый профиль, чтобы полная толщина сильфона была главным образом постоянной. Таким образом, можно исключить утолщение сильфона у перекрытий 205.
На фиг.10 показано продольное сечение сильфона 200, имеющего два концевых участка 301а и 301b. Отверстия в концевых участках 301a и b для упрощения не показаны. Сильфон или секции сильфона, показанные на фиг.10, изготовлены из композиционного материала, имеющего несколько слоев. Полная ширина D сильфона составляет около 3 мм. Опорная подложка выполнена в виде трех слоев 405 полиэфирного материала и слоя 401 полиэфирной ткани. На герметизированной стороне РА, один из этих полиэфирных слоев 405 представляет собой самый верхний слой. Самый верхний слой на не герметизированной стороне NPA образован в виде создающего малое трение кремниевого слоя 420 толщиной около 0.14 мм. Этот тонкий создающий малое трение кремниевый слой предназначен для исключения повреждения сильфона и для сохранения целостности сильфона в том случае, когда сильфон входит в контакт с внутренней конструкцией при эксплуатации воздушного судна. Сильфон будет скользить относительно внутренней конструкции, так что она не сможет врезаться в него.
Между полиэфирными слоями 405 расположены кремниевые слои 415 толщиной около 1.5 мм каждый. Они придают сильфону упругие свойства.
Можно также видеть, что также имеется более толстый кремниевый слой, имеющий толщину 0.93 мм, предусмотренный в центральном участке. Этот более толстый кремниевый слой образует кремниевую "сердцевину" 410 и не идет до концевых участков 301a, b. Слева и справа от кремниевой сердцевины 410 расположены слои 425 стекловолокна. В конструктивном варианте, показанном на фиг.10, имеются четыре слоя стекловолокна, каждый из которых имеет толщину 0.4 мм.
Таким образом, количество кремния в области вокруг концевого участка 301a, b снижено, в то время как количество стекловолокна в этой области увеличено. Наоборот, в центральном участке сильфона 200 или в его центральной секции, количество кремния увеличено, в то время как количество стекловолокна снижено.
Это обратное распределение кремния и стекловолокно вдоль продольного сечения позволяет создать сильфон 200, более гибкий и эластичный в его центральном участке и более жесткий в областях вокруг концевых участков 301a и 301b за счет увеличения в них количества стекловолокна. Области вокруг или у концевых участков 301a и b, которые имеют высокое количество стекловолокна, имеют ширину, которая выбрана в соответствии с шириной головки болта, используемого для соединения секций сильфона. Таким образом, головки болтов прилегают к секции сильфона, где количество стекловолокна увеличено. Это позволяет создать необходимое усиление, требующееся у концевого участка, без ухудшения гибкости, которая требуется у центрального участка сильфона 210. Так как секции имеют различные слои на их самых внешних сторонах, а именно, создающий малое трение кремниевый слой на одной стороне и самый внешний полиэфирный слой 405 на другой стороне, то снятие фасок секций сильфона должно быть осуществлено в противоположном направлении, чтобы создающий малое трение кремниевый слой и самый внешний полиэфирный слой 405 лежали на разных сторонах при соединении секций сильфона.
Композитная структура сильфона 200 позволяет получить ряд желательных характеристик, обеспечивающих безопасную эксплуатацию воздушного судна.
Слоистая структура сильфона 200, содержащая композит кремний-полиэфир-стекловолокно, позволяет выдерживать давления в салоне и в обтекателе. Сильфон 200 обладает высокой износоспособностью и может выдерживать большие деформации и прогибы между центральной коробкой 108 крыла и фюзеляжем 110. Более того, сильфон 200 также может выдерживать воздействие воды, топлива, устраняющих обледенение (размораживающих) и рабочих жидкостей, например, Skydrol. Сильфон 200 может работать в диапазоне температур от -55°C до +80°C. Кроме того, сильфон 200 имеет удельную электропроводность (сопротивление) в диапазоне от 10 до 20 МОм. Он обеспечивает безопасный отвод статического электричества, вызванного утечкой топлива из центральной коробки 108 крыла в сильфон 200.
Сильфон 200 может работать при следующих граничных условиях:
Нормальное давление в салоне 550 мбар (допустимая нагрузка)
Давление разрыва салона в два раза выше 550 мбар, что равно 1100 мбар (предельная нагрузка)
WFF давление утечки - 100 мбар (предельная нагрузка)
Отрицательное давление в салоне - 75 мбар (предельная нагрузка)
Нормальное давление 483 мбар (допустимая нагрузка)
Сильфон 200 быстро срабатывает при проверке при - 80 мбар (допустимая нагрузка)
Сильфон 200, который используют в узле 200 уплотнения в соответствии с настоящим изобретением, позволяет поддерживать герметизированную атмосферу в фюзеляже 110 во время относительных смещений в корпусе в соответствии со следующей таблицей:
Несмотря на то, что были описаны предпочтительные варианты осуществления изобретения, совершенно ясно, что в них специалистами в данной области могут быть внесены изменения и дополнения, которые не выходят однако за рамки приведенной далее формулы изобретения.
Изобретение относится к узлу уплотнения на воздушном судне и касается стыка между фюзеляжем и отсоединяемым крылом. Узел уплотнения содержит удлиненный сильфон, выполненный с возможностью прикрепления к фюзеляжу воздушного судна и центральной коробке крыла. Сильфон имеет плоское, изогнутое или волнистое поперечное сечение (омегообразное) с двумя продольными боковыми участками. Один боковой участок крепится к центральной коробке крыла, а другой - к фюзеляжу при помощи установочных средств. Установочные средства служат в качестве «фальца» для прикрепления сильфона к узлам крепления в корпусе. Узел уплотнения герметизирует зазор между фюзеляжем и крылом, что позволяет поддерживать давление в герметичном фюзеляже. Достигается надежное уплотнение зазоров в конструкции корпуса с отсоединяемым крылом. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 10 ил. 1 табл.
1. Узел уплотнения, который содержит:
удлиненный сильфон (200), выполненный с возможностью прикрепления к корпусу (106) воздушного судна, при этом сильфон после прикрепления уплотняет зазор в корпусе (106), что позволяет герметизировать корпус;
первый и второй установочные элементы (210a, b),
причем первый боковой участок сильфона (200) выполнен с возможностью прикрепления при помощи первого установочного элемента к корпусу, при этом первый фасонный участок первого установочного элемента выполнен так, чтобы вмещать первый боковой участок сильфона (200), и при этом установочный участок первого установочного элемента выполнен с возможностью прикрепления к корпусу (106),
причем второй боковой участок сильфона (200) выполнен с возможностью прикрепления при помощи второго установочного элемента к корпусу (106), при этом второй фасонный участок второго установочного элемента выполнен так, чтобы вмещать второй боковой участок сильфона (200), и при этом второй установочный участок второго установочного элемента выполнен с возможностью прикрепления к корпусу (106), причем каждый из фасонных участков имеет изогнутый концевой участок, при этом изогнутые концевые участки изогнуты так, чтобы закручиваться в направлении от сильфона, когда сильфон прикреплен указанным образом.
2. Узел уплотнения по п.1, в котором первый и второй фасонные участки имеют такой контур, который обеспечивает направляющую функцию для прогиба прикрепленного сильфона (200) во время эксплуатации воздушного судна.
3. Узел уплотнения по п.1, который дополнительно содержит:
первый фиксатор (215a), причем первый боковой участок сильфона, когда сильфон закреплен, зажат между первым фиксатором и первым фасонным участком первого установочного элемента,
второй фиксатор (215b), причем второй боковой участок сильфона, когда сильфон закреплен, зажат между вторым фиксатором и вторым фасонным участком второго установочного элемента.
4. Узел уплотнения по п.1, в котором, по меньшей мере, один из установочных элементов имеет дренажное устройство (240), имеющее одно или несколько отверстий (214), выполненных в установочном элементе.
5. Узел уплотнения по п.4, в котором дренажное устройство дополнительно содержит:
шланговый фитинг, выполненный с возможностью присоединения к одному или нескольким отверстиям; и
дренажный шланг, соединенный с отверстием при помощи шлангового фитинга, чтобы дренировать регулируемым образом жидкость, накопленную в одном или нескольких промежутках между установочным элементом узла уплотнения и корпусом.
6. Узел уплотнения по п.1, в котором сильфон имеет два концевых участка или в котором сильфон содержит две или больше удлиненных секций сильфона, каждая из которых имеет секции бокового участка, образующие боковые участки сильфона, причем каждая из секций сильфона имеет концевые участки, при этом сильфон образуют за счет перекрытия двух концевых участков сильфона или за счет перекрытия любых двух концевых участков соответствующих секций сильфона.
7. Узел уплотнения по п.6, в котором концевые участки скошены для того, чтобы, когда образуют сильфон, полная толщина сильфона была постоянной.
8. Узел уплотнения по п.1, в котором сильфон или каждая из секций сильфона, когда узел уплотнения не используют, имеет плоское, изогнутое или волнистое поперечное сечение.
9. Узел уплотнения по п.1, в котором сильфон или каждая из секций сильфона выполнены в виде множества уложенных чередующихся слоев, причем слои представляют собой слои полиэфира (405), слои кремния (415, 410, 420) и слои стекловолокна (425).
10. Узел уплотнения по п.9, в котором слои в сильфоне выполнены так, что количество стекловолокна возрастает, а количество кремния снижается в направлении к концевым участкам сильфона, и так, что количество стекловолокна снижается, а количество кремния возрастает в направлении к центральному участку сильфона.
11. Применение узла уплотнения по п.1 в воздушном судне (100), причем воздушное судно имеет корпус (106), содержащий фюзеляж (110) и центральную коробку (108) крыла, при этом имеется зазор между фюзеляжем и центральной коробкой (108) крыла, причем сильфон (201) узла (200) уплотнения прикреплен к фюзеляжу и к центральной коробке крыла.
12. Воздушное судно (100), имеющее узел (200) уплотнения, который содержит:
сильфон (201),
причем сильфон прикреплен к герметизируемому фюзеляжу (110) воздушного судна и дополнительно прикреплен к центральной коробке (108) крыла воздушного судна, за счет чего узел (200) уплотнения уплотняет зазор между фюзеляжем (110) и центральной коробкой (108) крыла, что позволяет поддерживать давление в фюзеляже (110), если фюзеляж герметизирован.
13. Воздушное судно (100) по п.12, которое дополнительно содержит:
первый и второй установочные элементы (210a, b),
причем первый боковой участок сильфона (201) прикреплен при помощи первого (210a) установочного элемента к фюзеляжу (110), при этом первый фасонный участок (213a) первого установочного элемента устроен так, чтобы вмещать первый боковой участок сильфона (201), и при этом первый установочный участок (211а) первого установочного элемента прикреплен к фюзеляжу (110);
при этом второй боковой участок сильфона (201) прикреплен при помощи второго (210b) установочного элемента к центральной коробке (108) крыла, причем второй фасонный участок (213b) второго установочного элемента устроен так, чтобы вмещать второй боковой участок сильфона (201), и при этом второй установочный участок (211b) второго установочного элемента прикреплен к центральной коробке (108) крыла.
| US 4690352 A, 01.09.1987 | |||
| WO 2006008144 A1, 26.01.2006 | |||
| УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПЛОТНЕНИЯ ХИМИЧЕСКОГО РЕАКТОРА | 2002 |
|
RU2293604C2 |
| SU 375899 A1, 20.11.2004 | |||
| Автоматический электрический переключатель | 1927 |
|
SU11137A1 |
