ХВОСТОВАЯ ЧАСТЬ ФЮЗЕЛЯЖА ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА, СПОСОБ ЕЕ СБОРКИ И СОДЕРЖАЩИЙ ЕЕ ЛЕТАТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ Российский патент 2015 года по МПК B64C1/06 

Цель изобретения

Цель настоящего изобретения заключается в обеспечении заменяемости хвостового обтекателя летательного аппарата в случаях, когда хвостовой обтекатель необходимо, по любой причине, отстыковать от остальной конструкции хвостовой части фюзеляжа летательного аппарата, или когда хвостовой обтекатель необходимо заменить другим.

Иными словами, основная цель настоящего изобретения заключается в разработке нового решения по конструктивному оформлению соединения между хвостовым обтекателем летательного аппарата и остальной конструкцией хвостовой части фюзеляжа указанного летательного аппарата.

Еще одна цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы уменьшить степень статической неопределимости соединения между этими двумя секциями фюзеляжа, а именно между хвостовым обтекателем и остальной конструкцией хвостовой части фюзеляжа, и тем самым облегчить выполнение операций по их сборке и по их техническому обслуживанию в будущем.

Еще одна цель настоящего изобретения заключается в создании соединения, которое позволяло бы во время сборки этих различных секций фюзеляжа летательного аппарата регулировать их взаимное положение, не прибавляя дополнительных трудозатрат к тем трудозатратам, что установлены для сборочного процесса.

Еще одна цель изобретения заключается в том, чтобы исключить излишние деформации и напряжения, испытываемые различными элементами хвостовой части фюзеляжа летательного аппарата при выполнении сборочных операций и операций по техническому обслуживанию.

Еще одна цель изобретения заключается в разработке соединения, воспринимающего поперечные (сдвиговые) нагрузки.

Настоящее изобретение в особенности подходит для применения в случаях, когда движение хвостового обтекателя при его пристыковке к остальной конструкции хвостовой части фюзеляжа должно быть горизонтальным.

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к авиационной промышленности, в частности к конструкции хвостовой части фюзеляжа летательного аппарата, имеющего модульный хвостовой обтекатель.

Конкретнее, настоящее изобретение относится к способам соединения хвостового обтекателя с остальной конструкцией хвостовой части фюзеляжа летательного аппарата и к типу используемых стыковых узлов.

Уровень техники

Как правило, летательный аппарат содержит фюзеляж, имеющий носовую (переднюю) часть, в которой расположена кабина экипажа, основную (среднюю) часть, несущую крыло, и хвостовую (заднюю) часть, являющуюся опорой для горизонтального и вертикального оперений.

Обычно хвостовая часть фюзеляжа летательного аппарата заканчивается модульным хвостовым обтекателем. В хвостовой части фюзеляжа размещается вспомогательная силовая установка (ВСУ) летательного аппарата.

Таким образом, при сборке летательного аппарата, а именно хвостовой части его фюзеляжа, стык между хвостовым обтекателем и остальной конструкцией хвостовой части фюзеляжа обычно проектируется с четырьмя стыковыми узлами или кронштейнами (проушинами): двумя верхними и двумя нижними, предназначенными для восприятия нагрузок, плюс компенсатор (конструктивный или технологический компенсатор), способный передавать нагрузки и используемый также для совмещения или центрирования различных частей конструкции при их позиционировании в процессе сборки. Кроме того, компенсатор используется в качестве страховочного соединительного устройства для обеспечения отказобезопасности конструкции. Такой тип конструкции предусмотрен стандартами отказобезопасности, законодательно устанавливаемыми в сфере эксплуатации воздушных судов. Следовательно, в случае выхода из строя (отказа) одного из стыковых узлов, или кронштейнов, летательный аппарат всегда будет иметь еще четыре точки крепления, сохраняющие способность выдерживать нагрузки.

Типичный способ соединения хвостового обтекателя с остальной конструкцией хвостовой части фюзеляжа включает в себя следующие стадии:

а) монтируют компенсатор, направляющий движение стыкуемых секций фюзеляжа и выравнивающий их относительно друг друга,

б) монтируют нижние стыковые узлы или кронштейны, и

в) монтируют и регулируют верхние стыковые узлы.

При осуществлении указанного выше способа возникает проблема, с которой сталкиваются на линии окончательной сборки, где происходит соединение хвостового обтекателя и хвостовой части фюзеляжа. Эта проблема заключается в том, что после монтажа и подгонки первых трех стыковых узлов (двух нижних кронштейнов и компенсатора согласно указанным выше стадиям (а) и (б)) с регулировкой верхних стыковых узлов возникают проблемы, обусловленные отклонениями от установленных размеров и лишением системы соединения степеней свободы.

Вышеупомянутая проблема традиционно решалась добавлением новой стадии, предшествующей стадии (в). После того как три нижних стыковых узла (два нижних кронштейна плюс компенсатор) отрегулированы, компенсатор разъединяют, затем регулируют верхние стыковые узлы и собирают компенсатор повторно. Это решение предполагает увеличение затрат и времени нахождения на линии окончательной сборки, поскольку оно не предусматривается стандартной технологией сборки хвостового обтекателя с остальной конструкцией хвостовой части фюзеляжа.

Кроме того, поскольку в хвостовой части фюзеляжа размещается вспомогательная силовая установка (ВСУ) летательного аппарата, соединение между хвостовым обтекателем и остальной конструкцией хвостовой части фюзеляжа зависит от расположения воздухозаборника вспомогательной силовой установки. Таким образом, когда воздухозаборник вспомогательной силовой установки расположен внизу, компенсатор расположен вверху, а когда воздухозаборник вспомогательной силовой установки расположен вверху, компенсатор расположен внизу.

Описание изобретения

Настоящее изобретение призвано устранить вышеупомянутые недостатки, имеющиеся на линии окончательной сборки, на которой хвостовой обтекатель самолета присоединяется к остальной конструкции хвостовой части фюзеляжа самолета.

Согласно изобретению хвостовая часть фюзеляжа летательного аппарата включает в себя хвостовой обтекатель. Хвостовой обтекатель присоединен к остальной конструкции хвостовой части фюзеляжа посредством системы соединения, включающей в себя два верхних кронштейна (проушины), два нижних кронштейна (проушины) и разъемный компенсатор.

Компенсатор, предусмотренный изобретением, имеет ту особенность, что он является регулируемым. Предлагаемый компенсатор фиксируется в направлении осей Z (вертикальная ось) и Y (поперечная ось) прямоугольной системы координат и обеспечивает подвижность соединения стыкуемых частей вдоль оси X (продольная ось) прямоугольной системы координат. Таким образом, предусмотренный настоящим изобретением компенсатор позволяет изменять положение точки сопряжения соединяемых частей путем его регулировки в направлении осей Z и Y прямоугольной системы координат и, кроме того, обеспечивает соединение по скользящей посадке вдоль оси X прямоугольной системы координат. Компенсатор служит направляющей для пристыковки верхних и нижних кронштейнов, необходимой для соединения хвостового обтекателя и остальной конструкции хвостовой части фюзеляжа.

В соответствии с настоящим изобретением компенсатор является составным и содержит первый фитинг и второй фитинг, которые являются независимыми и установлены на шпангоуте, а направляющая опора установлена в концентрическом отверстии второго фитинга таким образом, что когда первый фитинг и второй фитинг соединены друг с другом, направляющая опора второго фитинга проходит в концентрическое отверстие первого фитинга.

Первый и второй фитинги могут быть соединены винтами. Винты выполнены в виде болтов с ребристым подголовком, чтобы обеспечивать возможность регулировок в направлении осей Z и Y прямоугольной системы координат, которые компенсатор позволяет выполнять.

В еще одном варианте осуществления изобретения, где компенсатор является составным и содержит первый фитинг, второй фитинг, средства компенсатора, обеспечивающие изменение положения точки сопряжения путем регулировки компенсатора в направлении осей Z и Y прямоугольной системы координат, представляют собой рифленую контактную поверхность первого фитинга и рифленую контактную поверхность второго фитинга.

В еще одном варианте осуществления изобретения компенсатор представляет собой комбинацию эксцентриковых втулок, включающую в себя внешнюю эксцентриковую втулку и внутреннюю эксцентриковую втулку.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения, где компенсатор представляет собой комбинацию эксцентриковых втулок, он также содержит внешнюю эксцентриковую втулку, внутреннюю эксцентриковую втулку, направляющую опору, установленную во внутренней эксцентриковой втулке, и шайбу.

В еще одном варианте осуществления изобретения, где компенсатор представляет собой комбинацию эксцентриковых втулок, включающую в себя по меньшей мере внешнюю эксцентриковую втулку, внутреннюю эксцентриковую втулку, направляющую опору и шайбу, средства компенсатора, обеспечивающие изменение положения точки сопряжения путем регулировки компенсатора в направлении осей Z и Y прямоугольной системы координат, представляют собой внешнюю эксцентриковую втулку и внутреннюю эксцентриковую втулку.

Поскольку внешняя и внутренняя втулки являются эксцентриковыми, они при предварительной установке компонентов подгоняются или регулируются под точку сопряжения, определяемую направляющей опорой. После выполнения такой регулировки внешняя эксцентриковая втулка и внутренняя эксцентриковая втулка вращаются вместе.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения направляющая опора представляет собой шаровой шарнир.

Объектом изобретения является также способ сборки хвостового обтекателя с остальной конструкцией хвостовой части фюзеляжа летательного аппарата. Предлагаемый в изобретении способ включает в себя следующие стадии:

а) монтируют компенсатор;

б) монтируют нижние кронштейны; и

в) монтируют верхние кронштейны.

Согласно предлагаемому в изобретении способу при монтаже остальных стыковых узлов (нижних кронштейнов или верхних кронштейнов) компенсатор остается смонтированным.

Компенсатор монтируют первым, поскольку он действует в качестве направляющей хвостового обтекателя, обеспечивающей его позиционирование для соединения с остальной конструкцией хвостовой части фюзеляжа.

В одном варианте осуществления изобретения монтаж верхних кронштейнов может выполняться перед монтажом нижних кронштейнов.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения монтаж нижних кронштейнов выполняют перед монтажом верхних кронштейнов, поскольку нижние кронштейны расположены ближе к компенсатору, что упрощает компенсацию отклонений и способствует лучшему доступу персонала, осуществляющего сборку.

При возникновении проблем с сопряжением элементов системы соединения, особенно при сборке верхних стыковых узлов, монтируемых последними, для устранения этих проблем компенсатор можно отрегулировать, не прибегая к расстыковке соединения.

Краткое описание чертежей

Для лучшего понимания технических особенностей изобретения приведенное ниже описание его осуществления изобретения поясняется чертежами, на которых показано:

на фиг.1 - хвостовая часть фюзеляжа летательного аппарата, включающая в себя хвостовой обтекатель 1 и остальную конструкцию 2 хвостовой части фюзеляжа,

на фиг.2 - вид спереди хвостового обтекателя со смонтированными стыковыми узлами и выносные элементы, более подробно иллюстрирующие различные стыковые узлы,

на фиг.3 - компенсатор в первом варианте осуществления настоящего изобретения,

на фиг.4А-4Г - компенсатор в первом варианте осуществления изобретения, установленный на нгоуте, причем на фиг.4А приведено перспективное изображение, на фиг.4Б приведен вид спереди, на фиг.4 В - вид в разрезе по линии Е-Е на фиг.4Б, а на фиг.4Г - вид сбоку,

на фиг.5а-5д - компенсатор во втором варианте осуществления настоящего изобретения, причем на фиг.5а, 5б и 5в приведены виды спереди, на фиг.5 г - вид сзади, и на фиг.5д - вид в разрезе по линии А-А на фиг.5а.

Осуществление изобретения

Приведенное ниже описание иллюстрирует лишь некоторые возможности осуществления изобретения и не ограничивает объема правовой охраны, определяемого формулой изобретения.

На фиг.1 изображена хвостовая часть фюзеляжа летательного аппарата, включающая в себя хвостовой обтекатель 1 и остальную конструкцию (секцию) 2 хвостовой части фюзеляжа. Хвостовой обтекатель 1 присоединен к остальной конструкции 2 хвостовой части фюзеляжа посредством системы соединения, включающей в себя два верхних кронштейна 3, два нижних кронштейна 4 и разъемный компенсатор 5, показанные на фиг.2 и соответствующих выносных элементах.

Компенсатор 5, используемый в соответствии с настоящим изобретением, является регулируемым. Он фиксируется в направлении осей Z (вертикальная ось) и Y (поперечная ось) прямоугольной системы координат и обеспечивает подвижность соединения стыкуемых частей вдоль оси Х (продольная ось) прямоугольной системы координат. Следовательно, предусмотренный настоящим изобретением компенсатор позволяет изменять положение точки сопряжения путем его регулировки в направлении осей Z и Y прямоугольной системы координат и, кроме того, обеспечивает соединение по скользящей посадке вдоль оси Х прямоугольной системы координат. Таким образом, компенсатор 5 направляет перемещение хвостового обтекателя 1 относительно остальной конструкции 2 хвостовой части фюзеляжа.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения компенсатор 5 является составным и содержит первый фитинг 51, имеющий первое концентрическое отверстие 57, и второй фитинг 52, имеющий второе концентрическое отверстие 59. Первый фитинг 51 и второй фитинг 52 являются независимыми и установлены на шпангоуте 54. В концентрическом отверстии 59 второго фитинга 52 установлена направляющая опора 53. Когда первый фитинг 51 и второй фитинг 52 соединены друг с другом, направляющая опора 53 второго фитинга 52 проходит в концентрическое отверстие 57 первого фитинга.

Предпочтительным является выполнение направляющей опоры 53 в виде шарового шарнира.

В предпочтительном исполнении первый фитинг 51 имеет рифленую контактную поверхность 55 и второй фитинг 52 имеет рифленую контактную поверхность 61. Этими обращенными друг к другу рифлеными контактными поверхностями первый и второй фитинги 51 и 52 сопрягаются между собой, обеспечивая возможность регулировки компенсатора в направлении осей Y и Z прямоугольной системы координат.

Первый фитинг 51 и второй фитинг 52 соединены винтами 58. Рифленая контактная поверхность одного из фитингов: первого фитинга 51 или второго фитинга 52, имеет продолговатые отверстия 60, выполненные под винты 58 и обеспечивающие возможность регулировки компенсатора в направлении осей Z и Y прямоугольной системы координат.

В предпочтительном исполнении шпангоут 54 имеет полость 56 для установки уплотнения.

Во втором варианте осуществления изобретения компенсатор 5 представляет собой комбинацию эксцентриковых втулок, включающую в себя внешнюю эксцентриковую втулку 502 и внутреннюю эксцентриковую втулку 501.

Предпочтительно, чтобы в этом втором варианте осуществления изобретения компенсатор содержал внешнюю эксцентриковую втулку 502, внутреннюю эксцентриковую втулку 501, направляющую опору 503, установленную во внутренней эксцентриковой втулке 501, и шайбу 504.

Предпочтительным является выполнение направляющей опоры 503 в виде шарового шарнира.

Поскольку внешняя втулка 502 и внутренняя втулка 501 являются эксцентриковыми, они при предварительной установке компонентов во втором варианте осуществления изобретения подгоняются или регулируются под точку сопряжения, определяемую направляющей опорой 503. После выполнения такой регулировки внешняя втулка 502 и внутренняя втулка 503 вращаются вместе.

Объектом изобретения является также способ сборки хвостового обтекателя с остальной конструкцией хвостовой части фюзеляжа летательного аппарата. Предлагаемый в изобретении способ включает следующие стадии:

- монтируют компенсатор 5;

- монтируют нижние кронштейны 4; и

- монтируют верхние кронштейны 3.

Во время осуществления второй и третьей стадий предлагаемого в изобретении способа компенсатор остается смонтированным.

В еще одном варианте осуществления изобретения монтаж верхних кронштейнов 3 может выполняться перед монтажом нижних кронштейнов 4.

Предпочтительно же выполнять монтаж нижних кронштейнов 4 перед монтажом верхних кронштейнов 3, поскольку нижние кронштейны расположены ближе к компенсатору 5, что упрощает компенсацию отклонений и способствует лучшему доступу персонала, осуществляющего сборку.

Хвостовая часть фюзеляжа летательного аппарата включает хвостовой обтекатель (1), присоединяемый к остальной конструкции (2) хвостовой части фюзеляжа посредством системы соединения, включающей в себя два верхних кронштейна (3), два нижних кронштейна (4) и разъемный компенсатор (5). Компенсатор (5) является регулируемым, устанавливается неподвижно в направлении осей Z и Y прямоугольной системы координат, обеспечивает подвижность соединения вдоль оси Х прямоугольной системы координат и направляет перемещение хвостового обтекателя (1) относительно остальной конструкции (2) хвостовой части фюзеляжа. Способ сборки хвостовой части включает следующие стадии: монтируют компенсатор (5), нижние кронштейны (4) и верхние кронштейны (3). Компенсатор (5), который действует в качестве направляющей хвостового обтекателя (1), обеспечивающей его позиционирование для его соединения с остальной конструкцией (2) хвостовой части фюзеляжа, при монтаже нижних кронштейнов (4) и верхних кронштейнов (3) остается смонтированным. Летательный аппарат имеет заявленную хвостовую часть фюзеляжа. 3 н. и 5 з.п. ф-лы, 12 ил.

1. Хвостовая часть фюзеляжа летательного аппарата, включающая в себя хвостовой обтекатель (1), присоединяемый к остальной конструкции (2) хвостовой части фюзеляжа посредством системы соединения, включающей в себя два верхних кронштейна (3), два нижних кронштейна (4) и разъемный компенсатор (5), причем компенсатор содержит средства, обеспечивающие изменение положения точки сопряжения путем регулировки компенсатора в направлении осей Z и Y прямоугольной системы координат, обеспечивает подвижность соединения вдоль оси X прямоугольной системы координат и направляет перемещение хвостового обтекателя (1) относительно остальной конструкции (2) хвостовой части фюзеляжа, причем компенсатор является составным и содержит первый фитинг (51), имеющий первое концентрическое отверстие (57), второй фитинг (52), имеющий второе концентрическое отверстие (59), и направляющую опору (53), причем первый и второй фитинги (51 и 52) являются независимыми и установлены на шпангоуте (54), а направляющая опора (53) установлена в концентрическом отверстии (59) второго фитинга (52) таким образом, что когда первый фитинг (51) и второй фитинг (52) соединены друг с другом, направляющая опора (53) второго фитинга (52) проходит в концентрическое отверстие (57) первого фитинга.

2. Хвостовая часть фюзеляжа по п.1, в котором компенсатор представляет собой комбинацию эксцентриковых втулок, включающую в себя внешнюю эксцентриковую втулку (502) и внутреннюю эксцентриковую втулку (501).

3. Хвостовая часть фюзеляжа по п.1, в которой средства компенсатора, обеспечивающие изменение положения точки сопряжения путем регулировки компенсатора в направлении осей Z и Y прямоугольной системы координат, представляют собой рифленую контактную поверхность (55) первого фитинга (51) и рифленую контактную поверхность (61) второго фитинга (52).

4. Хвостовая часть фюзеляжа по одному из пп.1-3, в которой шпангоут (54) имеет полость (56) для установки уплотнения.

5. Хвостовая часть фюзеляжа по п.3, в которой первый и второй фитинги (51 и 52) соединены винтами (58), а рифленая контактная поверхность одного из фитингов: первого фитинга (51) или второго фитинга (52), имеет продолговатые отверстия (60), выполненные под винты (58) и обеспечивающие возможность регулировки компенсатора в направлении осей Z и Y прямоугольной системы координат, позволяющей пригонять хвостовой обтекатель (1) к остальной конструкции (2) хвостовой части фюзеляжа самолета.

6. Хвостовая часть фюзеляжа по п.2, в которой компенсатор содержит внешнюю эксцентриковую втулку (502), внутреннюю эксцентриковую втулку (501), направляющую опору (503), установленную во внутренней эксцентриковой втулке (501), и шайбу (504), а средства компенсатора, обеспечивающие изменение положения точки сопряжения путем регулировки компенсатора в направлении осей Z и Y прямоугольной системы координат, представляют собой внешнюю эксцентриковую втулку (502) и внутреннюю эксцентриковую втулку (501).

7. Способ сборки хвостовой части фюзеляжа летательного аппарата, охарактеризованной в п.1, включающий следующие стадии:
- монтируют компенсатор (5),
- монтируют нижние кронштейны (4) и
- монтируют верхние кронштейны (3),
причем компенсатор (5), который действует в качестве направляющей хвостового обтекателя (1), обеспечивающей его позиционирование для его соединения с остальной конструкцией (2) хвостовой части фюзеляжа, при монтаже нижних кронштейнов (4) и верхних кронштейнов (3) остается смонтированным.

8. Летательный аппарат, имеющий хвостовую часть фюзеляжа по п.1.