Изобретения относятся к области авиационного машиностроения и могут быть использованы для разработки и производства элементов газотурбинного двигателя самолета.
Известны реверсеры тяги самолета по книге «Авиационные газотурбинные двигатели» М.М.Масленников, Ю.И.Шальман, М., «Машиностроение», 1975 г., стр.457…461.
Известны реверсеры тяги самолета по патентам RU 2069782 от 19.08.1992, Франции N А-2486 153, МПК7 F02K 1/56.
Известны воздушно-реактивные двигатели с реверсом тяги по патентам RU 2232282 от 26.03.2003, US 5392991 А, 28.02.1995, DE 4200645 A1, 06.08.1992, МПК7 F02K 1/60.
Известны секции решетки реверсера тяги самолета из полимерных композиционных материалов и способ их изготовления по патентам RU №2363580 от 19.04.2005, ЕР 0916477 A1 от 19.05.1999, US 4596621 А от 24.06.1986 МПК7 F02F 1/64.
Известны секции решетки элементов самолета из перекрещивающихся углеродных волокон, пропитанных полимерным связующим, способы их изготовления и оснастка для осуществления способа по патентам RU 2312790 от 14.06.2006, US 6464170 А от 07.03.2001, МПК7 В64С 1/00.
В известных решетках реверсеров тяги для реализации максимального коэффициента реверса с минимальным уровнем шума и минимальным негативным воздействием реверсивной струи, их аэродинамические элементы выполнены различной конфигурации, разного сечения, строительной высотой, соразмерной ячейкам элементов, с поднутрением ячеек, также соразмерным размерам ячеек. В металлических решетках их элементы скреплены преимущественно клепкой, а в решетках из полимерных композиционных материалов элементы преимущественно склеены без механической взаимной заделки их армирующих волокон. Известные решетки, выполняющие преимущественно аэродинамические функции, расположены между оболочками мотогондолы двигателя, закреплены на ее шпангоуте и не являются несущими. Известные решетки из полимерных композиционных материалов, изготовленные известными способами, с креплением элементов взаимной заделкой их армирующих волокон, имеют небольшую строительную высоту и элементы простого, преимущественно прямоугольного, сечения с размерами ячеек, значительно превышающих строительную высоту.
Известные устройства, известные способы и известная оснастка определяют общий уровень техники и не являются особо релевантными, поэтому предлагаемыми решениями устраняются недостатки общего известного уровня техники.
Недостатками общего известного уровня техники для способа является низкая технологичность изготовления секций решеток из полимерных композиционных материалов, с креплением ребер и лопаток взаимной заделкой их армирующих волокон. Известный способ предусматривает намотку волокон в канавки, выполненные в разделительном слое из антиадгезионного эластичного материала. Для обеспечения известных аэродинамических параметров решетки требуются канавки также известного, различного сечения, от прямоугольного торцевой лопатки до c-образного и изогнутого, с различной степенью изогнутости, каплевидного для аэродинамических лопаток и ребер, глубиной, соразмерной расстоянию между канавками, с поднутрением, превышающим это расстояние. В этом случае наиболее трудоемкой является операция по удалению разделительного слоя из ячеек решетки. Этот разделительный слой, даже из высоко эластичного материала (силиконовой резины) удалить без его разрушения практически невозможно. Принудительное же его разрушение также сильно затруднено из-за наличия его загибов и поднутрений. Известная операция по намотке волокон является низко технологичной, так как не обеспечивает оптимального качества укладки волокон в изогнутые канавки переменной толщины. Также недостатком является низкая технологичность известного способа изготовления разделительного слоя в специальных формах, не обеспечивающего оформления канавок различного сечения требуемой формы.
Недостатками общего известного уровня техники для оправки является низкая технологичность способа из-за ненадежного закрепления антиадгезионного слоя и его фиксации для обеспечения точностных параметров канавок, а также из-за низкой технологичности сборки и особенно разборки оправки для извлечения готового изделия и, кроме того, низкое качество поверхностей крайних лопаток и ребер из-за нежелательного «краевого» эффекта при намотке волокон.
Недостатками общего известного уровня техники для формы является низкая технологичность изготовления разделительного слоя из антиадгезионной эластичной силиконовой резины путем наполнения рабочей полости формы литьевой композицией из-за низкой герметичности формы и вытекания композиции и, как следствие, недооформление канавок требуемой формы, кроме того, недостатком является низкая технологичность сборки и разборки формы.
Недостатками общего известного уровня техники для секции решетки является низкая надежность ее работы, а также высокая масса двигателя с реверсерами решетчатого типа, так как известные секции решеток не являются несущими из-за их низкой прочности и жесткости при их изготовлении немонолитными (клепаными из металла или клееными из полимерных композиционных материалов) и выполняют преимущественно аэродинамические функции. Кроме того, недостатком является низкая технологичность конструкции решеток известного уровня техники.
Технической задачей, на решение которой направлены заявляемые изобретения, является создание высокотехнологичной конструкции секций решетки реверсера тяги самолета с повышенной надежностью их работы.
Технический результат для способа, который может быть достигнут при решении технической задачи, заключается в повышении технологичности изготовления секций решеток за счет снижения трудоемкости операции по удалению разделительного слоя из ячеек решетки при складывании материала в пространство, освобожденное клыками (металлическими изогнутыми знаками), за счет повышения технологичности укладки волокон в изогнутые канавки переменной толщины, а также за счет повышения технологичности изготовления разделительного слоя в специальных формах. Также технический результат заключается в повышении технологичности и упрощения сборки оправки и подготовки ее к намотке, а также ее разборки. Кроме того, технический результат заключается в повышении качества секции решетки.
Технический результат для оправки, который может быть достигнут при решении технической задачи, заключается в повышении технологичности способа за счет повышения надежности закрепления антиадгезионного слоя и его фиксации для обеспечения точностных параметров канавок, а также за счет повышения технологичности сборки и особенно разборки оправки для извлечения готового изделия. Кроме того, технический результат заключается в повышении качества поверхностей крайних лопаток и ребер за счет исключения нежелательного «краевого» эффекта при намотке волокон с обеспечением их натяжения.
Технический результат для формы, который может быть достигнут при решении технической задачи, заключается в повышении технологичности изготовления разделительного слоя из антиадгезионной эластичной силиконовой резины путем наполнения рабочей полости формы литьевой композицией за счет повышения герметичности формы, исключения вытекания композиции и, как следствие, повышения качества оформления канавок требуемой формы. Кроме того, технический результат заключается в повышении технологичности сборки и разборки формы.
Технический результат для секции решетки, который может быть достигнут при решении технической задачи, заключается в повышении надежности ее работы, а также в снижении массы двигателя при выполнении решетки несущей, с сохранением ее аэродинамических характеристик, с возможностью крепления к задним лопаткам элементов подвижного обтекателя реверсера за счет выполнения передних и задних торцовых лопаток усиленными и несущими с надежной заделкой их в ребрах (передними торцовыми несущими лопатками решетка закреплена на шпангоуте мотогондолы двигателя). Кроме того, технический результат заключается в повышении технологичности конструкции секции решетки из непрерывного жгута из однонаправленных пропитанных углеродных нитей.
Поставленная задача с достижением технического результата решается тем, что способ изготовления секций несущей решетки реверсера тяги самолета из полимерных композиционных материалов, при котором в продольные и поперечные канавки оправки непрерывным жгутом из однонаправленных, например, углеродных нитей, пропитанных полимерным связующим, наматывают перекрещивающиеся продольные и поперечные слои ребер и лопаток секции решетки, цепляя жгут за штифты при изменении направления намотки, причем канавки различного сечения, от прямоугольного для несущих торцевых лопаток до c-образного и изогнутого, с различной степенью изогнутости, каплевидного для аэродинамических лопаток и ребер, глубиной, соразмерной расстоянию между канавками, с поднутрением, также соразмерным этому расстоянию, выполняют в разделительном слое из антиадгезионного эластичного материала с образованием расположенных между канавками для ребер, рядов штырей, разделенных в этих рядах канавками для лопаток и армированных металлическими клыками, которые вставляют порядно в основание оправки, ориентируя их, например, в прямоугольных выемках основания ножками, например, прямоугольного сечения, закрепляя каждую ножку клыка в основании винтом, после сборки оправки осуществляют намотку секции, укладывая жгут за несколько проходов в каждую продольную или поперечную канавку с количеством проходов, пропорциональным текущей ширине канавки для слоя соответствующего уровня, при укладке слоя жгуты уплотняют, прочеканивая их в поперечном направлении и заглубляя в канавку гибким плоским чеканом, аналогично укладывают остальные слои, после полимеризации материала секции решетки обрезают жгуты, обернутые вокруг штифтов, откручивают винты ножек клыков, снимают конструкцию совместно с разделительным слоем и клыками с основания оправки, снимают клыки по индивидуальной траектории извлечения, выдавливают из ячеек решетки штыри антиадгезионного эластичного материала, складывая их за счет эластичности в пространство, освобожденное клыками, удаляют технологические припуски, зачищают поверхности ребер и лопаток, удаляя облой, при этом каждый ряд штырей предварительно изготавливают в форме для заливки антиадгезионного эластичного материала, которую выполняют в виде многосекционного ящика с внутренними поверхностями боковых стенок, по форме поверхности соответствующего ребра, разделенных перегородками сечением, идентичным сечению соответствующей лопатки, причем форму собирают из секций швеллерообразного сечения со скошенными полками с образованием из стенок швеллера общего днища формы, устанавливая секции поочередно в направляющих, затем в выемки, идентичные прямоугольным выемкам оправки, выполненные в днище секций, вставляют клыки оправки, в щели между секциями, выполненными по конфигурации сечения соответствующей перегородки на торцах скошенных полок, преимущественно параллельно днищу поперек полок вставляют эти перегородки, выбирают технологические зазоры между секциями и перегородками, сжимая последние в направляющих с помощью нажимных винтов, заполняют литьевой композицией ячейки между скошенными полками и перегородками с образованием монолитной конструкции ряда штырей за счет затекания композиции в предусмотренные зазоры между перегородками и общим днищем, затем, после полимеризации антиадгезионного эластичного материала, ослабляют нажимные виты, вынимают перегородки, снимают с одной из сторон скошенные полки, которые предварительно выполняют съемными, извлекают монолитный ряд штырей с клыками, при этом остальные ряды комплекта изготавливают аналогично. Перед намоткой в канавки вставляют тонкостенный углепластиковый профиль сечением, эквидистантным сечению канавки, пропорционально уменьшая количество проходов жгута в канавках или количества нитей в жгуте.
Для оправки поставленная задача с достижением технического результата решается тем, что оправка для осуществления способа изготовления секций несущей решетки реверсера тяги самолета из полимерных композиционных материалов, включающая покрытое в рабочих зонах разделительным слоем из антиадгезионного эластичного материала основание с рядами, прямоугольных выемок для фиксации и закрепления с помощью наружных винтов клыков, также покрытых разделительным слоем из антиадгезионного эластичного материала с образованием штырей, расположенных рядами, разделенных канавками различного сечения, причем продольные ряды штырей соединены в монолит разделительным слоем основания, которым эти ряды прижаты друг к другу по дну продольных канавок за счет упругого сжатия разделительного слоя, при этом весь разделительный слой закреплен на оправке за счет охвата материалом штырей клыков при отсутствии общей, одинаковой для продольного ряда штырей, траектории извлечения клыков, а штифты для изменения направления намотки закреплены на боковых и торцевых гранях основания по ее периметру напротив центра дна каждой канавки. Для формирования технологических припусков ребер и лопаток она снабжена по краям технологическими рядами штырей, а каждый ряд штырей снабжен торцевыми технологическими штырями, аналогичными по конструкции основным штырям, при этом на боковых и торцевых гранях основания закреплены пластины с направляющими прорезями, выполненными зауженными по отношению к соответствующим канавкам.
Для формы поставленная задача с достижением технического результата решается тем, что форма для заливки антиадгезионного эластичного материала разделительного слоя оправки для осуществления способа изготовления секций несущей решетки реверсера тяги самолета из полимерных композиционных материалов, выполненная в виде многосекционного ящика с внутренними поверхностями боковых стенок, по форме поверхности соответствующего ребра, разделенных перегородками сечением, идентичным сечению соответствующей лопатки, причем форма собрана из секций швеллерообразного сечения со скошенными полками с образованием из стенок швеллера общего днища формы с установкой секций поочередно в направляющих, при этом в выемки, идентичные прямоугольным выемкам оправки, выполненные в днище секций, вставлены клыки оправки, а в щели между секциями, выполненными по конфигурации сечения соответствующей перегородки на торцах скошенных полок, преимущественно параллельно днищу поперек полок вставлены эти перегородки, кроме того, форма снабжена, как минимум, двумя нажимными винтами для сжатия в направляющих секций и перегородок, с выборкой технологических зазоров между ними.
Для конструкции поставленная задача с достижением технического результата решается тем, что секция несущей решетки реверсера тяги самолета из полимерных композиционных материалов, включающая намотанные непрерывным жгутом из однонаправленных, например, углеродных нитей, пропитанных полимерным связующим, перекрещивающиеся продольные и поперечные слои ребер и лопаток секции решетки различного сечения, от прямоугольного для несущих торцевых лопаток до c-образного и изогнутого, с различной степенью изогнутости, каплевидного для аэродинамических лопаток и ребер, строительной высотой, соразмерной расстоянию между лопатками, с поднутрением ячеек решетки, соразмерным размерам ячеек, причем каждый слой каждого ребра или лопатки выполнен с количеством жгутов, пропорциональным толщине ребра или лопатки на уровне этого слоя. Лопатки и ребра снабжены наружной тонкостенной углепластиковой оболочкой, выполненной с охватом ребра или лопатки с разрывом на тыльной кромке. Секция в составе решетки передней несущей лопаткой закреплена на шпангоуте мотогондолы двигателя, а задней - скреплена с элементами подвижного обтекателя реверсера тяги.
Отличительными признаками для способа являются следующие признаки:
- канавки различного сечения, от прямоугольного для несущих торцевых лопаток до c-образного и изогнутого, с различной степенью изогнутости, каплевидного для аэродинамических лопаток и ребер, глубиной, соразмерной расстоянию между канавками, с поднутрением, также соразмерным этому расстоянию, выполняют в разделительном слое из антиадгезионного эластичного материала - признаки существенные, предусматривают наличие новых операций, новую последовательность их выполнения и их новое исполнение, направлены на решение поставленной задачи с достижением технического результата на снижение трудоемкости операции по удалению разделительного слоя за счет его низкой адгезии и эластичности (деформируемости), а также на повышение качества секций решетки за счет обеспечения ее аэродинамических характеристик;
- с образованием расположенных между канавками для ребер рядов штырей, разделенных в этих рядах канавками для лопаток и армированных металлическими клыками, которые вставляют порядно в основание оправки, ориентируя их, например, в прямоугольных выемках основания ножками, например, прямоугольного сечения, закрепляя каждую ножку клыка в основании винтом - признаки существенные, предусматривают наличие новых операций, новую последовательность их выполнения и их новое исполнение, направлены на решение поставленной задачи с достижением технического результата на повышение технологичности и упрощения сборки оправки и подготовки ее к намотке, а также ее разборки, а также на повышение качества секции решетки за счет повышения точности расположения канавок;
- после сборки оправки осуществляют намотку секции, укладывая жгут за несколько проходов в каждую продольную или поперечную канавку с количеством проходов, пропорциональным текущей ширине канавки для слоя соответствующего уровня - признаки существенные, предусматривают наличие новых операций, новую последовательность их выполнения и их новое исполнение, направлены на решение поставленной задачи с достижением технического результата на повышение технологичности укладки волокон в изогнутые канавки переменной толщины;
- при укладке слоя жгуты уплотняют, прочеканивая их в поперечном направлении и заглубляя в канавку гибким плоским чеканом, аналогично укладывают остальные слои - признаки существенные, предусматривают наличие новых операций, новую последовательность их выполнения и их новое исполнение, направлены на решение поставленной задачи с достижением технического результата на повышение технологичности укладки волокон в изогнутые канавки переменной толщины, а также на повышение качества секции решетки за счет повышения физико-механических характеристик уплотненного материла;
- после полимеризации материала секции решетки обрезают жгуты, обернутые вокруг штифтов, откручивают винты ножек клыков, снимают конструкцию совместно с разделительным слоем и клыками с основания оправки - признаки существенные, предусматривают наличие новых операций, новую последовательность их выполнения и их новое исполнение, направлены на решение поставленной задачи с достижением технического результата на повышение технологичности и упрощения разборки оправки, так как клыки снимаются по различной индивидуальной траектории;
- снимают клыки по индивидуальной траектории извлечения - признаки существенные, предусматривают наличие новых операций и их новое исполнение, направлены на решение поставленной задачи с достижением технического результата на повышение технологичности и упрощения разборки оправки;
- выдавливают из ячеек решетки штыри антиадгезионного эластичного материала, складывая их за счет эластичности в пространство, освобожденное клыками - признаки существенные, предусматривают наличие новых операций, новую последовательность их выполнения и их новое исполнение, направлены на решение поставленной задачи с достижением технического результата на снижение трудоемкости операции по удалению разделительного слоя из ячеек решетки;
- каждый ряд штырей предварительно изготавливают в форме для заливки антиадгезионного эластичного материала, которую выполняют в виде многосекционного ящика с внутренними поверхностями боковых стенок, по форме поверхности соответствующего ребра, разделенных перегородками сечением, идентичным сечению соответствующей лопатки - признаки существенные, предусматривают наличие новых операций, новую последовательность их выполнения и их новое исполнение, направлены на решение поставленной задачи с достижением технического результата на повышение технологичности изготовления разделительного слоя, с обеспечением его монолитности и точностных параметров канавок;
- форму собирают из секций швеллерообразного сечения со скошенными полками с образованием из стенок швеллера общего днища формы, устанавливая секции поочередно в направляющих, затем в выемки, идентичные прямоугольным выемкам оправки, выполненные в днище секций, вставляют клыки оправки - признаки существенные, предусматривают наличие новых операций, новую последовательность их выполнения и их новое исполнение, направлены на решение поставленной задачи с достижением технического результата на повышение технологичности изготовления разделительного слоя, с обеспечением его монолитности и точностных параметров канавок;
- в щели между секциями, выполненными по конфигурации сечения соответствующей перегородки на торцах скошенных полок, преимущественно параллельно днищу поперек полок вставляют эти перегородки - признаки существенные, предусматривают наличие новых операций, новую последовательность их выполнения и их новое исполнение, направлены на решение поставленной задачи с достижением технического результата на повышение технологичности изготовления разделительного слоя, с обеспечением возможности сборки формы с изогнутыми перегородками переменной толщины;
- выбирают технологические зазоры между секциями и перегородками, сжимая последние в направляющих с помощью нажимных винтов - признаки существенные, предусматривают наличие новых операций, новую последовательность их выполнения и их новое исполнение, направлены на решение поставленной задачи с достижением технического результата на повышение технологичности изготовления разделительного слоя с надежным закреплением перегородок и предотвращением вытекания литьевого материала разделительного слоя;
- заполняют литьевой композицией ячейки между скошенными полками и перегородками с образованием монолитной конструкции ряда штырей за счет затекания композиции в предусмотренные зазоры между перегородками и общим днищем - признаки существенные, предусматривают наличие новых операций, новую последовательность их выполнения и их новое исполнение, направлены на решение поставленной задачи с достижением технического результата на повышение технологичности изготовления разделительного слоя, с обеспечением его монолитности;
- после полимеризации антиадгезионного эластичного материала, ослабляют нажимные виты, вынимают перегородки, снимают с одной из сторон скошенные полки, которые предварительно выполняют съемными, извлекают монолитный ряд штырей с клыками - признаки существенные, предусматривают наличие новых операций, новую последовательность их выполнения и их новое исполнение, направлены на решение поставленной задачи с достижением технического результата на повышение технологичности изготовления разделительного слоя с упрощением разборки формы;
- перед намоткой в канавки вставляют тонкостенный углепластиковый профиль сечением, эквидистантным сечению канавки, пропорционально уменьшая количество проходов жгута в канавках или количества нитей в жгуте - признаки существенные, предусматривают наличие новых операций, новую последовательность их выполнения и их новое исполнение, направлены на решение поставленной задачи с достижением технического результата на повышение качества секции решетки за счет повышения межслоевой прочности его материала.
Отличительными признаками для оправки являются следующие признаки:
- включающая основание с рядами, прямоугольных выемок для фиксации и закрепления с помощью наружных винтов клыков, также покрытых разделительным слоем из антиадгезионного эластичного материала с образованием штырей, расположенных рядами, разделенных канавками различного сечения, причем продольные ряды штырей соединены в монолит разделительным слоем основания, которым эти ряды прижаты друг к другу по дну продольных канавок за счет упругого сжатия разделительного слоя, при этом весь разделительный слой закреплен на оправке за счет охвата материалом штырей клыков при отсутствии общей, одинаковой для продольного ряда штырей, траектории извлечения клыков - признаки существенные, предусматривают наличие новых элементов, новую форму элементов, новое взаимное расположение и их новую взаимосвязь, направлены на решение поставленной задачи с достижением технического результата, на повышение технологичности способа за счет повышения надежности закрепления антиадгезионного слоя и его фиксации для обеспечения точностных параметров канавок, а также за счет повышения технологичности сборки и особенно разборки оправки для извлечения готового изделия;
- для формирования технологических припусков ребер и лопаток она снабжена по краям технологическими рядами штырей, а каждый ряд штырей снабжен торцевыми технологическими штырями, аналогичными по конструкции основным штырям, при этом на боковых и торцевых гранях основания закреплены пластины с направляющими прорезями, выполненными зауженными по отношению к соответствующим канавкам - признаки существенные, предусматривают наличие новых элементов, новую форму элементов, новое взаимное расположение и их новую взаимосвязь, направлены на решение поставленной задачи с достижением технического результата, на повышение качества поверхностей крайних лопаток и ребер за счет исключения нежелательного «краевого» эффекта при намотке волокон с обеспечением их натяжения.
Отличительными признаками для формы являются следующие признаки:
- форма собрана из секций швеллерообразного сечения со скошенными полками с образованием из стенок швеллера общего днища формы с установкой секций поочередно в направляющих - признаки существенные, предусматривают наличие новых элементов, новую форму элементов, новое взаимное расположение, направлены на решение поставленной задачи с достижением технического результата, на повышение технологичности сборки и разборки формы;
- в выемки, идентичные прямоугольным выемкам оправки, выполненные в днище секций, вставлены клыки оправки - признаки существенные, предусматривают наличие новых элементов, новую форму элементов, новое взаимное расположение, направлены на решение поставленной задачи с достижением технического результата, на повышение технологичности сборки и разборки формы;
- в щели между секциями, выполненными по конфигурации сечения соответствующей перегородки на торцах скошенных полок, преимущественно параллельно днищу поперек полок вставлены эти перегородки - признаки существенные, предусматривают наличие новых элементов, новую форму элементов, новое взаимное расположение и их новую взаимосвязь, направлены на решение поставленной задачи с достижением технического результата, на повышение технологичности изготовления разделительного слоя из антиадгезионной эластичной силиконовой резины путем наполнения рабочей полости формы литьевой композицией за счет возможности установки перегородок изогнутого сечения переменной толщины и кривизны;
- форма снабжена, как минимум, двумя нажимными винтами для сжатия в направляющих секций и перегородок, с выборкой технологических зазоров между ними - признаки существенные, предусматривают наличие новых элементов и их новую взаимосвязь, направлены на решение поставленной задачи с достижением технического результата, на повышение герметичности формы, исключение вытекания композиции и, как следствие, повышение качества оформления канавок требуемой формы.
Отличительными признаками для секции решетки являются следующие признаки:
- секция, включающая намотанные непрерывным жгутом из однонаправленных, например, углеродных нитей, пропитанных полимерным связующим, перекрещивающиеся продольные и поперечные слои ребер и лопаток секции решетки различного сечения, от прямоугольного для несущих торцевых лопаток до c-образного и изогнутого, с различной степенью изогнутости, каплевидного для аэродинамических лопаток и ребер, строительной высотой, соразмерной расстоянию между лопатками, с поднутрением ячеек решетки, также соразмерным размерам ячеек, причем каждый слой каждого ребра или лопатки выполнен с количеством жгутов, пропорциональным толщине ребра или лопатки на уровне этого слоя - признаки существенные, предусматривают наличие новых элементов, новую форму элементов, новое взаимное расположение и их новую взаимосвязь, направлены на решение поставленной задачи с достижением технического результата, заключающегося в повышении надежности ее работы, а также в снижении массы двигателя при выполнении решетки несущей, с сохранением ее аэродинамических характеристик, с возможностью крепления к задним лопаткам элементов подвижного обтекателя реверсера за счет выполнения передних и задних торцовых лопаток усиленными и несущими с надежной заделкой их в ребрах, кроме того, технический результат заключается в повышении технологичности конструкции секции решетки из непрерывного жгута из однонаправленных пропитанных углеродных нитей;
- лопатки и ребра снабжены наружной тонкостенной углепластиковой оболочкой, выполненной с охватом ребра или лопатки с разрывом на тыльной кромке - признаки существенные, предусматривают наличие новых элементов, новую форму элементов, новое взаимное расположение, направлены на решение поставленной задачи с достижением технического результата, заключающегося в повышении надежности работы решетки за счет повышения межслоевой прочности материала.
Секция в составе решетки передней несущей лопаткой закреплена на шпангоуте мотогондолы двигателя, а задней - скреплена с элементами подвижного обтекателя реверсора тяги - признаки существенные, предусматривают новое взаимное расположение элементов и их новую взаимосвязь, направлены на решение поставленной задачи с достижением технического результата, заключающегося в снижении массы двигателя.
Указанные отличительные признаки являются существенными, поскольку каждый в отдельности и все совместно направлены на решение поставленной задачи с достижением технических результатов. Использование единой совокупности существенных отличительных признаков в известных решениях не обнаружено, что характеризует соответствие технических решений критерию «новизна».
Единая совокупность новых существенных признаков с общими известными обеспечивает решение поставленной задачи с достижением технических результатов и характеризует предложенные технические решения существенными отличиями по сравнению с известным уровнем техники и аналогами. Данные технические решения являются результатом научно-исследовательской и экспериментальной работы по повышению технологичности конструкции решетки реверсера тяги самолета с повышением надежностью ее работы без использования известных проектировочных решений, рекомендаций, материалов и обладают неочевидностью, что свидетельствует об их соответствии критерию «изобретательский уровень».
Сущность изобретений поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид узла реверсера тяги самолета, на фиг.2 - общий вид секции несущей решетки, на фиг.3 - общий вид оправки, на фиг.4 - продольное сечение оправки, на фиг.5 - сечение ножки клыка, на фиг.6 - поперечное сечение оправки, на фиг.7 - продольный разрез секции решетки, на фиг.8 - поперечный разрез секции, на фиг.9 - сечение ребра, на фиг.10 - общий вид формы для заливки разделительного слоя, на фиг.11 - поперечное сечение формы, на фиг.12 - узел расположения перегородки.
Способ изготовления секций несущей решетки 1 реверсера 2 тяги самолета из полимерных композиционных материалов, при котором в продольные 3 и поперечные 4 канавки оправки 5 непрерывным жгутом 6 из однонаправленных, например, углеродных нитей, пропитанных полимерным связующим, наматывают перекрещивающиеся продольные и поперечные слои ребер 7 и лопаток 8 секции решетки 1, цепляя жгут 6 за штифты 9 при изменении направления намотки. Канавки 3, 4 различного сечения, от прямоугольного для несущих торцевых лопаток до c-образного и изогнутого, с различной степенью изогнутости, каплевидного для аэродинамических лопаток и ребер, глубиной 10, соразмерной расстоянию 11 между канавками 3, 4, с поднутрением 12, также соразмерным этому расстоянию 11, выполняют в разделительном слое 13 из антиадгезионного эластичного материала с образованием расположенных между канавками 3 для ребер 7, рядов штырей 14, разделенных в этих рядах канавками 4 для лопаток 8 и армированных металлическими клыками 15, которые вставляют порядно в основание 16 оправки 5, ориентируя их, например, в прямоугольных выемках 17 основания 16 ножками 18, например, прямоугольного сечения, закрепляя каждую ножку 18 клыка 15 в основании 16 винтом 19. После сборки оправки 5 осуществляют намотку секции 1, укладывая жгут 6 за несколько проходов в каждую продольную 3 или поперечную 4 канавку с количеством проходов, пропорциональным текущей ширине 20 канавки 3, 4 для слоя соответствующего уровня 21. При укладке слоя жгуты уплотняют, прочеканивая их в поперечном направлении и заглубляя в канавку гибким плоским чеканом 22. Аналогично укладывают остальные слои. После полимеризации материала секции решетки 1 обрезают жгуты 6, обернутые вокруг штифтов 9, откручивают винты 19 ножек 18 клыков 15, снимают конструкцию совместно с разделительным слоем 13 и клыками 15 с основания 16 оправки 5. Снимают клыки 15 по индивидуальной траектории извлечения, выдавливают из ячеек 23 решетки 1 штыри 14 антиадгезионного эластичного материала, складывая их за счет эластичности в пространство, освобожденное клыками 15, удаляют технологические припуски, зачищают поверхности ребер 7 и лопаток 8, удаляя облой. При этом каждый ряд штырей 14 предварительно изготавливают в форме 24 для заливки антиадгезионного эластичного материала 13, которую выполняют в виде многосекционного ящика с внутренними поверхностями 25 боковых стенок, по форме поверхности соответствующего ребра 7, разделенных перегородками 26 сечением, идентичным сечению соответствующей лопатки 8. Причем форму 24 собирают из секций 27 швеллерообразного сечения со скошенными полками 28 с образованием из стенок 29 швеллера общего днища формы, устанавливая секции 27 поочередно в направляющих 30. Затем в выемки 31, идентичные прямоугольным выемкам 17 оправки 5, выполненные в днище секций 27, вставляют клыки 15 оправки 5, в щели 32 между секциями, выполненными по конфигурации сечения соответствующей перегородки 26 на торцах скошенных полок, преимущественно параллельно днищу поперек полок вставляют эти перегородки 26. Выбирают технологические зазоры 33 между секциями 27 и перегородками 26, сжимая последние в направляющих 30 с помощью нажимных винтов 34. Заполняют литьевой композицией ячейки между скошенными 28 полками и перегородками 26 с образованием монолитной конструкции ряда штырей 24 за счет затекания композиции в предусмотренные зазоры 35 между перегородками 26 и общим днищем. После полимеризации антиадгезионного эластичного материала, ослабляют нажимные виты 34, вынимают перегородки 26, снимают с одной из сторон скошенные полки 28, которые предварительно выполняют съемными, извлекают монолитный ряд штырей 14 с клыками 15. При этом остальные ряды комплекта изготавливают аналогично. Перед намоткой в канавки 3, 4 вставляют тонкостенный углепластиковый профиль 36 сечением, эквидистантным сечению канавки 3, 4, пропорционально уменьшая количество проходов жгута 6 в канавках 3,4 или количества нитей в жгуте 6.
Оправка для осуществления способа изготовления секций несущей решетки 1 реверсера 2 тяги самолета из полимерных композиционных материалов, включающая покрытое в рабочих зонах разделительным слоем 13 из антиадгезионного эластичного материала основание 16 с рядами, прямоугольных выемок 17 для фиксации и закрепления с помощью наружных винтов 19 клыков 15, также покрытых разделительным слоем 13 из антиадгезионного эластичного материала с образованием штырей 14, расположенных рядами, разделенных канавками 4 различного сечения. Продольные ряды штырей 14 соединены в монолит разделительным слоем 13 основания 16, которым эти ряды прижаты друг к другу по дну продольных канавок 3 за счет упругого сжатия разделительного слоя 13. Весь разделительный слой 13 закреплен на оправке 5 за счет охвата материалом штырей 14 клыков 15 при отсутствии общей, одинаковой для продольного ряда штырей 14, траектории извлечения клыков 15. Штифты 9 для изменения направления намотки закреплены на боковых и торцевых гранях основания 16 по ее периметру напротив центра дна каждой канавки 3, 4. Для формирования технологических припусков ребер 7 и лопаток 8 она снабжена по краям технологическими рядами 37 штырей, а каждый ряд штырей снабжен торцевыми технологическими штырями 38, аналогичными по конструкции основным штырям 14. На боковых и торцевых гранях основания закреплены пластины 39 с направляющими прорезями 40, выполненными зауженными по отношению к соответствующим канавкам 3, 4.
Форма 24 для заливки антиадгезионного эластичного материала разделительного слоя 13 оправки 5 для осуществления способа изготовления секций несущей решетки 1 реверсера 2 тяги самолета из полимерных композиционных материалов, выполненная в виде многосекционного ящика с внутренними поверхностями 25 боковых стенок, по форме поверхности соответствующего ребра 7, разделенных перегородками 26 сечением, идентичным сечению соответствующей лопатки 8. Форма 24 собрана из секций 27 швеллерообразного сечения со скошенными полками 28 с образованием из стенок 29 швеллера общего днища 41 формы с установкой секций 27 поочередно в направляющих 30. В выемки 31, идентичные прямоугольным выемкам 17 оправки 5, выполненные в днище 41 секций 27, вставлены клыки 15 оправки 5. В щели между секциями 27, выполненными по конфигурации сечения соответствующей перегородки 26 на торцах скошенных полок 28, преимущественно параллельно днищу 41 поперек полок 28 вставлены эти перегородки 26. Форма снабжена, как минимум, двумя нажимными винтами 34 для сжатия в направляющих 30 секций 27 и перегородок 26, с выборкой технологических зазоров 33 между ними.
Секция несущей решетки 1 реверсера 2 тяги самолета из полимерных композиционных материалов, включающая намотанные непрерывным жгутом из однонаправленных, например, углеродных нитей, пропитанных полимерным связующим, перекрещивающиеся продольные и поперечные слои ребер 7 и лопаток 8 секции решетки 1 различного сечения, от прямоугольного для несущих торцевых лопаток до c-образного и изогнутого, с различной степенью изогнутости, каплевидного для аэродинамических лопаток 8 и ребер 7, строительной высотой 42, соразмерной расстоянию между лопатками 8, с поднутрением 43 ячеек 23 решетки 1, соразмерным размерам ячеек 44, причем каждый слой каждого ребра 7 или лопатки 8 выполнен с количеством жгутов 6, пропорциональным толщине 45 ребра 7 или лопатки 8 на уровне 46 этого слоя. Лопатки и ребра снабжены наружной тонкостенной углепластиковой оболочкой 36, выполненной с охватом ребра или лопатки с разрывом на тыльной кромке 47. Секция в составе решетки передней несущей лопаткой 48 закреплена на шпангоуте 49 мотогондолы 50 двигателя, а задней 51 - скреплена с элементами 52 подвижного обтекателя 53 реверсера 2 тяги.
Работает секция решетки 1 следующим образом. В режиме активной позиции подвижного обтекателя 53 реверсора тяги 2 реактивная струя двигателя перераспределяется и часть ее 54 направляется через секции решетки 1, создавая реверсивную тягу самолета. При этом сама секция решетки 1 подвержена значительным нагрузкам. Благодаря заявленному расположению армирующих волокон (жгутов 6) преимущественно в направлении действия максимальных напряжений, заявленной взаимной заделке волокон ребер 7 и лопаток 8, заявленному соотношению геометрических параметров, значительно повышена прочность и жесткость конструкции с возможностью закрепления на задней несущей лопатке 51 элементов 52 подвижного обтекателя 53 реверсера тяги самолета. При этом заявленная секция решетки 1 с заявленным соотношением геометрических параметров может быть изготовлена только заявленным способом, на заявленной оправке 5, с использованием заявленной формы 24.
Таким образом, использование изобретений позволит создать высокотехнологичные конструкции секций решеток реверсера тяги самолета с повышенной надежностью работы, что и подтверждает использование изобретений по назначению. Осуществимость изобретений подтверждена положительными результатами испытаний образцов и фрагментов конструкций, разработка и изготовление которых полностью основаны на представленном описании. В связи с этим новое техническое решение соответствует и критерию «промышленная применимость», т.е. уровню изобретения.
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| Способ изготовления секций несущей решетки реверсера тяги | 2017 |
|
RU2663249C1 |
| СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ ПЛАНЕРА САМОЛЕТА ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ, ОПРАВКА ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ СПОСОБА ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПЛАНЕРА САМОЛЕТА И ЭЛЕМЕНТЫ ПЛАНЕРА САМОЛЕТА ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ | 2006 |
|
RU2312790C1 |
| СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ УЗЛА СОЕДИНЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ ПЛАНЕРА САМОЛЕТА ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ, ОСНАСТКА ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ СПОСОБА ИЗГОТОВЛЕНИЯ УЗЛА СОЕДИНЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ ПЛАНЕРА ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ И УЗЕЛ СОЕДИНЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ ПЛАНЕРА САМОЛЕТА ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ | 2009 |
|
RU2412860C1 |
| БАЛЛОН ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ, СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БАЛЛОНА ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ, ЖЕСТКИЙ ЛЕЙНЕР ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ И СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЖЕСТКОГО ЛЕЙНЕРА ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ | 2014 |
|
RU2570534C2 |
| ФЛАНЕЦ ПОВОРОТНОГО СОПЛА РАКЕТНОГО ДВИГАТЕЛЯ ИЗ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ И СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ФЛАНЦА ПОВОРОТНОГО СОПЛА РАКЕТНОГО ДВИГАТЕЛЯ ИЗ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ | 2010 |
|
RU2434160C1 |
| Отклоняющая решетка реверсивного устройства наружного корпуса двигателя | 2017 |
|
RU2666889C1 |
| СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОДКРЕПЛЕННОЙ ОБОЛОЧКИ ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ | 2012 |
|
RU2505409C2 |
| СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОРПУСА РАКЕТНОГО ДВИГАТЕЛЯ ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ И КОРПУС РАКЕТНОГО ДВИГАТЕЛЯ ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ | 2012 |
|
RU2505696C1 |
| ПАНЕЛЬ ИЗ СЛОИСТЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ | 2012 |
|
RU2518519C2 |
| СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БРОНИРОВАННОЙ КАБИНЫ АВТОМОБИЛЯ ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ И БРОНИРОВАННАЯ КАБИНА АВТОМОБИЛЯ ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ | 2011 |
|
RU2492407C2 |
Группа изобретений относится к области авиационного машиностроения и могут быть использованы для разработки и производства элементов газотурбинного двигателя самолета. Технической задачей, на решение которой направлены изобретения, является создание высокотехнологичной конструкции секций решетки реверсера тяги самолета с повышенной надежностью их работы. Основные особенности технических решений по изготовлению секций несущей решетки 1 реверсера 2 тяги самолета из полимерных композиционных материалов заключаются в том, что в продольные 3 и поперечные 4 канавки оправки 5 наматывают перекрещивающиеся продольные и поперечные слои ребер 7 и лопаток 8 секции решетки 1. Канавки выполняют в разделительном слое 13 из антиадгезионного эластичного материала с образованием расположенных между канавками 3 для ребер 7, рядов штырей 14, разделенных в этих рядах канавками 4 для лопаток 8 и армированных металлическими клыками 15. Клыки 15 используют в форме для изготовления антиадгезионного эластичного материала разделительного слоя 13 в виде рядов штырей 14. После полимеризации материала снимают клыки 15 по индивидуальной траектории извлечения выдавливают, из ячеек решетки 1 штыри 14 антиадгезионного эластичного материала, складывая их за счет эластичности в пространство, освобожденное клыками 15. Секция в составе решетки передней несущей лопаткой 48 закреплена на шпангоуте 49 мотогондолы 50 двигателя, а задней 51 - скреплена с элементами 52 подвижного обтекателя 53 реверсера 2 тяги. 4 н. и 4 з.п. ф-лы, 12 ил.
1. Способ изготовления секций несущей решетки реверсера тяги самолета из полимерных композиционных материалов, при котором в продольные и поперечные канавки оправки непрерывным жгутом из однонаправленных, например, углеродных нитей, пропитанных полимерным связующим, наматывают перекрещивающиеся продольные и поперечные слои ребер и лопаток секции решетки, цепляя жгут за штифты при изменении направления намотки, причем канавки различного сечения, от прямоугольного для несущих торцевых лопаток до c-образного и изогнутого, с различной степенью изогнутости, каплевидного для аэродинамических лопаток и ребер, глубиной, соразмерной расстоянию между канавками, с поднутрением, также соразмерным этому расстоянию, выполняют в разделительном слое из антиадгезионного эластичного материала с образованием расположенных между канавками для ребер рядов штырей, разделенных в этих рядах канавками для лопаток и армированных металлическими клыками, которые вставляют порядно в основание оправки, ориентируя их, например, в прямоугольных выемках основания ножками, например, прямоугольного сечения, закрепляя каждую ножку клыка в основании винтом, после сборки оправки осуществляют намотку секции, укладывая жгут за несколько проходов в каждую продольную или поперечную канавку с количеством проходов, пропорциональным текущей ширине канавки для слоя соответствующего уровня, при укладке слоя жгуты уплотняют, прочеканивая их в поперечном направлении и заглубляя в канавку гибким плоским чеканом, аналогично укладывают остальные слои, после полимеризации материала секции решетки обрезают жгуты, обернутые вокруг штифтов, откручивают винты ножек клыков, снимают конструкцию совместно с разделительным слоем и клыками с основания оправки, снимают клыки по индивидуальной траектории извлечения, выдавливают из ячеек решетки штыри антиадгезионного эластичного материала, складывая их за счет эластичности в пространство, освобожденное клыками, удаляют технологические припуски, зачищают поверхности ребер и лопаток, удаляя облой, при этом каждый ряд штырей предварительно изготавливают в форме для заливки антиадгезионного эластичного материала, которую выполняют в виде многосекционного ящика с внутренними поверхностями боковых стенок, по форме поверхности соответствующего ребра, разделенных перегородками, сечения которых идентичны сечению соответствующей лопатки, причем форму собирают из секций швеллерообразного сечения со скошенными полками с образованием из стенок швеллера общего днища формы, устанавливая секции поочередно в направляющих, затем в выемки, идентичные прямоугольным выемкам оправки, выполненные в днище секций, вставляют клыки оправки в щели между секциями, выполненными по конфигурации сечения соответствующей перегородки на торцах скошенных полок, преимущественно параллельно днищу поперек полок вставляют эти перегородки, выбирают технологические зазоры между секциями и перегородками, сжимая последние в направляющих с помощью нажимных винтов, заполняют литьевой композицией ячейки между скошенными полками и перегородками с образованием монолитной конструкции ряда штырей за счет затекания композиции в предусмотренные зазоры между перегородками и общим днищем, затем после полимеризации антиадгезионного эластичного материала ослабляют нажимные виты, вынимают перегородки, снимают с одной из сторон скошенные полки, которые предварительно выполняют съемными, извлекают монолитный ряд штырей с клыками, при этом остальные ряды комплекта изготавливают аналогично.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед намоткой в канавки вставляют тонкостенный углепластиковый профиль сечением, эквидистантным сечению канавки, пропорционально уменьшая количество проходов жгута в канавках или количества нитей в жгуте.
3. Оправка для осуществления способа изготовления секций несущей решетки реверсера тяги самолета из полимерных композиционных материалов, включающая покрытое в рабочих зонах разделительным слоем из антиадгезионного эластичного материала основание с рядами, прямоугольных выемок для фиксации и закрепления с помощью наружных винтов клыков, также покрытых разделительным слоем из антиадгезионного эластичного материала с образованием штырей, расположенных рядами, разделенных канавками различного сечения, причем продольные ряды штырей соединены в монолит разделительным слоем основания, которым эти ряды прижаты друг к другу по дну продольных канавок за счет упругого сжатия разделительного слоя, при этом весь разделительный слой закреплен на оправке за счет охвата материалом штырей клыков при отсутствии общей, одинаковой для продольного ряда штырей, траектории извлечения клыков, а штифты для изменения направления намотки закреплены на боковых и торцевых гранях основания по ее периметру напротив центра дна каждой канавки.
4. Оправка по п.3, отличающаяся тем, что для формирования технологических припусков ребер и лопаток она снабжена по краям технологическими рядами штырей, а каждый ряд штырей снабжен торцевыми технологическими штырями, аналогичными по конструкции основным штырям, при этом на боковых и торцевых гранях основания закреплены пластины с направляющими прорезями, выполненными зауженными по отношению к соответствующим канавкам.
5. Форма для заливки антиадгезионного эластичного материала разделительного слоя оправки для осуществления способа изготовления секций несущей решетки реверсера тяги самолета из полимерных композиционных материалов, выполненная в виде многосекционного ящика с внутренними поверхностями боковых стенок по форме поверхности соответствующего ребра, разделенных перегородками сечением, идентичным сечению соответствующей лопатки, причем форма собрана из секций швеллерообразного сечения со скошенными полками с образованием из стенок швеллера общего днища формы с установкой секций поочередно в направляющих, при этом в выемки, идентичные прямоугольным выемкам оправки, выполненные в днище секций, вставлены клыки оправки, а в щели между секциями, выполненными по конфигурации сечения соответствующей перегородки на торцах скошенных полок, преимущественно параллельно днищу поперек полок вставлены эти перегородки, кроме того, форма снабжена, как минимум, двумя нажимными винтами для сжатия в направляющих секций и перегородок, с выборкой технологических зазоров между ними.
6. Секция несущей решетки реверсера тяги самолета из полимерных композиционных материалов, включающая намотанные непрерывным жгутом из однонаправленных, например, углеродных нитей, пропитанных полимерным связующим, перекрещивающиеся продольные и поперечные слои ребер и лопаток секции решетки различного сечения, от прямоугольного для несущих торцевых лопаток до c-образного и изогнутого, с различной степенью изогнутости, каплевидного для аэродинамических лопаток и ребер, строительной высотой, соразмерной расстоянию между лопатками, с поднутрением ячеек решетки, также соразмерным размерам ячеек, причем каждый слой каждого ребра или лопатки выполнен с количеством жгутов, пропорциональным толщине ребра или лопатки на уровне этого слоя.
7. Секция по п.6, отличающаяся тем, что лопатки и ребра снабжены наружной тонкостенной углепластиковой оболочкой, выполненной с охватом ребра или лопатки с разрывом на тыльной кромке.
8. Секция по п.6, отличающаяся тем, что она в составе решетки передней несущей лопаткой закреплена на шпангоуте мотогондолы двигателя, а задней - скреплена с элементами подвижного обтекателя реверсера тяги.
