КОНСТРУКТИВНО-СИЛОВАЯ СХЕМА ПЛАНЕРА МАЛОЗАМЕТНОГО ОДНОДВИГАТЕЛЬНОГО САМОЛЕТА Российский патент 2023 года по МПК B64C1/06 

Изобретение относится к авиационной технике, а именно к конструктивно-силовым схемам планеров самолетов, а более конкретно к конструктивно-силовым схемам планеров однодвигательных самолетов.

Для самолета малой размерности с одним двигателем в силу определенной номенклатуры размещаемого вооружения усложняется выбор рациональной конструктивно-силовой схемы планера. Также значительные объемы требуют интегральные топливные баки, отсеки шасси, бортовые системы и коммуникации.

Вышеуказанные граничные условия напрямую влияют на вид конструктивно-силовой схемы, решения по оптимальному размещению силовых элементов, их массу, рациональность технологического членения и выбранные конструктивные материалы.

Из уровня техники известны различные варианты конструктивно-силовых схем и каркасов планеров летательных аппаратов, в том числе самолетов.

Из источника информации RU 2173654 С2, опубликованного 20.09.2001, известен планер многорежимного самолета-моноплана, который содержит каркас, состоящий из продольных и поперечных элементов.

Данный источник информации взят в качестве наиболее близкого аналога к заявленному изобретению.

Недостатком наиболее близкого аналога является достаточно большая масса планера, низкая технологичность изготовления каркаса, а также отсутствие эргономичности в использовании.

Таким образом, задачей заявленного изобретения является устранение недостатков известного уровня техники.

Техническим результатом, на достижении которого направлено заявленное изобретение, является снижение массы планера с обеспечением высокой технологичности изготовления при низких производственных затратах, современным уровнем эргономичности в эксплуатации.

Заявленная конструктивно-силовая схема разработана с целью обеспечения необходимых прочностных и жесткостных характеристик, компенсируя фактически отсутствие замкнутой работающей обшивки.

Конструктивно-силовая схема планера малозаметного

однодвигательного самолета содержит внутренний силовой набор, состоящий из продольных и поперечных элементов, а также внешние обводы фюзеляжа, включающие обшивку с открывающимися створками. К поперечным элементам относятся силовые и типовые шпангоуты, располагаемые параллельно друг другу и соединяемые продольными элементами, к которым относятся стенки грузовых отсеков, стенки ниш опор шасси и стенки топливных баков. Конструктивно заявленная схема планера делится на головную, среднюю и хвостовую части фюзеляжа. Головная часть фюзеляжа состоит из обтекателя носового, носового отсека комплекса бортового оборудования, пола кабины пилота, топливного отсека и воздухозаборника. Хвостовая часть фюзеляжа состоит из хвостовых балок и мотоотсека, образующегося между хвостовыми балками при помощи съемных арок шпангоутов. Средняя часть фюзеляжа образована типовыми и силовыми шпангоутами, служащими для крепления крыльев, шасси и передних узлов силовой установки. Воздушный канал воздухозаборника образован шпангоутами средней части фюзеляжа и содержит боковые стенки, а верхние горизонтальные поверхности воздушного канала образованы стенками топливных баков. Нижние поверхности воздухозаборника образованы стенками грузового отсека. Силовые шпангоуты внутреннего силового набора изготовлены из титановых сплавов, а остальные части внутреннего силового набора выполнена из алюминиевых сплавов. Обшивки головной части фюзеляжа и средней части фюзеляжа выполнены из алюминиевых сплавов, а внешние обшивки хвостовой части фюзеляжа изготовлены из полимерных композиционных материалов в виде углепластиковых сотовых панелей.

В хвостовых балках размещается различное самолетное оборудование, и в левой хвостовой балке расположен отсек вспомогательной силовой установки.

Верхние горизонтальные поверхности воздушного канала образованы стенками топливных баков.

Хвостовые балки выполнены из шпангоутов из титановых сплавов.

Далее более подробно заявленное изобретение поясняется чертежами, на которых:

На фиг.1 представлен силовой набор заявленной конструктивно-силовой схемы.

На фиг.2 представлено технологическое членение фюзеляжа.

На фиг.2 элементы фюзеляжа представлены следующими позициями:

1 - обтекатель носовой,

2 - отсек носовой комплекса бортового оборудования,

3 - боковые панели,

4 - люки по стыку головной и средней частей фюзеляжа,

5 - подфонарная жесткость,

6 - пол кабины пилота,

7 - шпангоут 9,

8 - топливный отсек,

9 - входная часть воздухозаборника,

10 - отсек между шпангоутами 6-12,

11 - створка подкоса передней опоры шасси,

12 - передняя опора шасси,

13 - створки передней опоры шасси,

14 - нижние створки бокового грузового отсека,

15 - верхние створки бокового грузового отсека,

16 - отсек между шпангоутами 12-19,

17 - створки основных опор шасси,

18 - створки основного грузового отсека,

19 - основные опоры шасси,

20 - отсек между шпангоутами 19-31,

21 - хвостовые балки,

22 - постамент хвостового оперения,

23 - мотоотсек,

24 - съемный нижний капот,

25 - контейнер тормозного парашюта.

Заявленная конструктивно-силовая схема планера малозаметного однодвигательного самолета содержит внутренний силовой набор, состоящий из поперечных элементов и продольных элементов. К поперечным элементам относятся силовые и типовые шпангоуты, а к продольным - стенки грузовых отсеков, стенки ниш опор шасси и стенки топливных баков. Ключевым элементом заявленной конструктивно-силовой схемы является подкрепленный шпангоутами интегрированный в конструкцию фюзеляжа протяженный воздушный канал силовой установки с боковыми стенками которые воспринимают вертикальные нагрузки и обеспечивают сдвиговую связь верхнего свода фюзеляжа с нижними бимсами и поясами стенок передней опоры шасси, что позволяет избежать задвоенности вертикальных силовых элементов, что в свою очередь дает эффективную весовую отдачу. Замкнутая форма воздушного канала, подкрепленного шпангоутами, обеспечивает восприятие крутящего момента, компенсируя вырезы в нижней обшивке. Верхние горизонтальные поверхности воздушного канала образованы стенками топливных баков, что позволяет воспринимать одними силовыми элементами как нагрузки от давления топлива в баках, так и давление воздуха в воздушном канале, в том числе при случаях помпажа. Нижние поверхности воздухозаборника образованы стенками грузового отсека, которые одновременно воспринимают давление воздуха в воздушном канале, а также давление внешнего потока воздуха при открытых створках грузового отсека, что также позволяет избежать задвоенности вертикальных силовых элементов. Кроме распределения аэродинамических и компрессионных нагрузок, канальная обшивка воспринимает продольные нагрузки от передней опоры шасси, пусковых устройств в боковых грузовых отсеках и отдачу от пушечной установки, размещенной внутри фюзеляжа.

Конструктивно заявленная конструктивно-силовая схема делится на головную, среднюю и хвостовую части фюзеляжа.

Головная часть фюзеляжа состоит из обтекателя (1) носового, носового отсека (2) комплекса бортового оборудования, пола кабины пилота (6), часть топливного отсека (8) и воздухозаборника (9).

Хвостовая часть фюзеляжа состоит из хвостовых балок (22), между которыми расположены съемные арки шпангоутов, образующие мотоотсек (23), закрываемый съемным капотом (24) на петлях. Хвостовые балки (22), выполненные из шпангоутов из титановых сплавов и внешней обшивки, служат для крепления и восприятия нагрузок от вертикального и горизонтального оперения. Кроме того, в хвостовых балках также размещается различное самолетное оборудование, такое как такое как система кондиционирования воздуха, гидро-пневматическая система, система воздушного охлаждения и т.д., и в левой хвостовой балке расположен отсек вспомогательной силовой установки.

Средняя часть фюзеляжа служит для размещения целевой нагрузки, большей части топлива, крепления крыльев, шасси и передних узлов силовой установки. Технологически средняя часть фюзеляжа поперечно делится на три отсека, что обеспечивает одновременную сборку в отдельных стапелях:

1. Отсек между шпангоутами 6-12 включает нишу передней опоры шасси над которой находится поверхность воздушного канала, отсек оборудования и частично боковые грузовые отсеки.

2. Отсек между шпангоутами 12-19 состоит из задних частей ниши передней опоры шасси и основных частей боковых грузовых отсеков. Против направления полета за нишей передней опоры шасси располагается основной грузовой отсек, центральную часть которого занимает воздушный канал, над которым размещен отсек комплекса бортового оборудования и основная часть топливного бака.

3. Отсек между шпангоутами 19-31 содержит силовые шпангоуты и в основном состоит из топливных емкостей, включая расходный бак. Силовые шпангоуты служат для навески консолей отъемная часть крыла, основных опор шасси, силовой установки и катапультных устройств основного грузового отсека, за которым расположен мотоотсек (23), которым заканчивается воздушный канал, проходящий посередине отсека 3 и ограничивающий снизу топливные баки.

Внутренний силовой набор (большая его часть элементов) выполнен из алюминиевых сплавов. Отдельные нагруженные элементы, такие как узлы навески отъемных частей крыльев, шасси, некоторые шпангоуты (в частности шпангоут 26, располагающийся в отсеке (20)) изготовлены из титановых сплавов. Внешние обводы фюзеляжа определяются обшивками и створками. Обшивки головной и средней частей фюзеляжа выполнены из алюминиевых сплавов и выполнены в виде двух типов - фрезерованные и сборно-клепанные со стрингерами. Внешние обшивки хвостовой части фюзеляжа изготовлены из полимерных композиционных материалов в виде углепластиковых сотовых панелей. Вырезы в обшивках, предназначенные для внутренних отсеков (шасси и оборудование (радиоэлектронное, системы энергоснабжения, кондиц., и др.)), окантованы и закрыты съемными люками и открываемыми в полете створками.

Конструктивное деление фюзеляжа на головную, среднюю и хвостовую части позволяет проводить параллельную сборку отсеков фюзеляжа в зависимости от их функционального назначения, обеспечивает выполнение требований по точности установки навешиваемых агрегатов, таких как шасси и пусковые устройства, по качеству внешней поверхности и воздушного канала, по герметичности топливных баков и по монтажу систем.

Заявленной конструкцией предусмотрена отдельная сборка топливного бака, стыкуемого с головной частью фюзеляжа после его испытания на герметичность.

Стыкуясь спереди с головной частью фюзеляжа с воздухозаборником, а сзади с хвостовыми балками (21) и мотоотсеком хвостовой части, средняя часть фюзеляжа объединяет агрегаты фюзеляжа в единое целое.

Изобретение относится к авиационной технике и касается конструктивно-силовых схем (КСС) планеров однодвигательных самолетов. КСС планера содержит внутренний силовой набор, состоящий из продольных и поперечных элементов, а также внешние обводы фюзеляжа, включающие обшивку с открывающимися створками. К поперечным элементам относятся силовые и типовые шпангоуты, располагаемые параллельно друг другу и соединяемые продольными элементами, к которым относятся стенки грузовых отсеков, стенки ниш опор шасси и стенки топливных баков. Конструктивно КСС планера делится на головную, среднюю и хвостовую части фюзеляжа. Причем воздушный канал воздухозаборника образован шпангоутами средней части фюзеляжа и содержит боковые стенки, верхние горизонтальные поверхности образованы стенками топливных баков, а нижние поверхности образованы стенками грузового отсека. При этом силовые шпангоуты внутреннего силового набора изготовлены из титановых сплавов, а остальные части внутреннего силового набора выполнены из алюминиевых сплавов. Обшивки головной части фюзеляжа и средней части фюзеляжа выполнены из алюминиевых сплавов, а внешние обшивки хвостовой части фюзеляжа изготовлены из полимерных композиционных материалов в виде углепластиковых сотовых панелей. Достигается снижение массы планера с обеспечением высокой технологичности изготовления. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Конструктивно-силовая схема планера малозаметного однодвигательного самолета, содержащая внутренний силовой набор, состоящий из продольных и поперечных элементов, а также внешние обводы фюзеляжа, включающие обшивку с открывающимися створками, отличающаяся тем, что к поперечным элементам относятся силовые и типовые шпангоуты, располагаемые параллельно друг другу и соединяемые продольными элементами, к которым относятся стенки грузовых отсеков, стенки ниш опор шасси и стенки топливных баков, при этом конструктивно заявленная схема планера делится на головную, среднюю и хвостовую части фюзеляжа, причем головная часть фюзеляжа состоит из обтекателя носового, носового отсека комплекса бортового оборудования, пола кабины пилота, топливного отсека и воздухозаборника, хвостовая часть фюзеляжа состоит из хвостовых балок и мотоотсека, образующегося между хвостовыми балками при помощи съемных арок шпангоутов, а средняя часть фюзеляжа образована типовыми и силовыми шпангоутами, служащими для крепления крыльев, шасси и передних узлов силовой установки, при этом воздушный канал воздухозаборника образован шпангоутами средней части фюзеляжа и содержит боковые стенки, верхние горизонтальные поверхности воздушного канала образованы стенками топливных баков, а нижние поверхности воздухозаборника образованы стенками грузового отсека, кроме того, силовые шпангоуты внутреннего силового набора изготовлены из титановых сплавов, а остальные части внутреннего силового набора выполнена из алюминиевых сплавов, кроме того, обшивки головной части фюзеляжа и средней части фюзеляжа выполнены из алюминиевых сплавов, а внешние обшивки хвостовой части фюзеляжа изготовлены из полимерных композиционных материалов в виде углепластиковых сотовых панелей.

2. Конструктивно-силовая схема планера малозаметного однодвигательного самолета по п.1, отличающаяся тем, что в хвостовых балках размещается различное самолетное оборудование, и в левой хвостовой балке расположен отсек вспомогательной силовой установки.

3. Конструктивно-силовая схема планера малозаметного однодвигательного самолета по п.1, отличающаяся тем, что верхние горизонтальные поверхности воздушного канала образованы стенками топливных баков.

4. Конструктивно-силовая схема планера малозаметного однодвигательного самолета по п.1, отличающаяся тем, что хвостовые балки выполнены из шпангоутов, большая часть из которых выполнена из титановых сплавов.

5. Конструктивно-силовая схема планера малозаметного однодвигательного самолета по п.1, отличающаяся тем, что хвостовые балки служат для крепления и восприятия нагрузок от вертикального и горизонтального оперения.