Обтекатель наружного трубопровода топливного бака летательного аппарата Советский патент 1993 года по МПК B64C7/00 

Изобретение относится к ракетной технике, а именно к обтекателю наружного трубопровода топливного бака ЛА, предназначенного для подачи и заправки компонентов топлива, для транспортировки горячего газа наддува гелиевых баллонов и т.д.

Целью изобретения является обеспечение несущей способности бака за счет уменьшения и перераспределения аэродинамических сил, действующих на трубопровод.

На фиг, 1 приведена схема топливного бака несущей конструкции ракетного блока с наружным трубопроводом и обтекателем; на фиг. 2 приведен фрагмент топливного

бака с наружным трубопроводом и обтекателем трубопровода; на фиг. 3 и 4 приведены результаты систематических экспериментальных исследований влияния геометрических характеристик обтекателя на аэродинамические характеристики трубопровода; на фиг, 5 иллюстрируется влияние обтекателя на аэродинамические характеристики трубопровода для конкретной компоновки ракеты

Обтекатель 3 наружного трубопровода 2 топливного бака 1 несущей конструкции выполнен из полимерного материала в виде напыленного по длине трубопровода аэродинамического профиля с каналом по оси профиля (фиг. 2, 3, 4). В качестве нэпыляе00

Ј о

00

го

СА)

мого материала служит жидкая струя с дальнейшей ее после напыления полимеризацией и переходом в твердое состояние, В качестве напыляемого материала трубопровода может быть использован материал класса пенопластов, например пенополиу- ретан. Использование его для обтекателя существенно уменьшает вес обтекателя, а расположение его по длине трубопровода рассредоточивает и уменьшает аэродинамические нагрузки, действующие на трубопровод. Рассредоточение аэродинамических нагрузок по длине бака исключает необходимость доработки его силовой схемы и тем самым сохраняет несущую способность бака.

На фиг. 3 иллюстрируется обоснование выбора угла боковой стенки наполнителяД на которой приведены зависимости коэффициентов боковой Cz и нормальной Су аэродинамических сил от угла ft для различных чисел М полета. На этой фигуре: поз. 1 - значение коэффициента Cz, обусловленное влиянием параметра Д 2 - максимально допустимое значение Cz без доработки топливного бака при сохранении его несущей способности, Из графика следует, что допустимые углы соответствуют j8 50°.

Аналогично на фиг. 4 иллюстрируется обоснование; выбора относительной высоты обтекателя В (, где В - высота профиля, Н - расстояние от оси трубопровода до поверхности бака) для выбранного угла Д на которой приведены зависимости Cz и Су от этого параметра. На этой фигуре: 1- значение коэффициента Сг, обусловленное влиянием параметра В, 2 - максимально допустимое значение Cz без доработки топливного бака. Видно, что граница допустимых значений параметра находится при ,8. Эта точка соответствует минимальному весу обтекателя при сохранении несущей способности бака.

Устройство работает следующим образом.

При полете ЛА на обтекатель воздействует набегающий поток под местным углом атаки ссм (на фиг. 3 и 4 Ом, 90°), соответствующим реализации максимальной боковой силы. Воспринимающий основную аэродинамическую нагрузку обтекатель рассредоточивает эту нагрузку по длине бака. Одновременно трубопровод воспринимает ее оставшуюся часть и, как показали расчеты, может быть закреплен жестко только в

одном сечении без его доработки.

На фиг. 5 приведены аэродинамические характеристики трубопровода для ракеты с использованием предложенного технического решения (поз. 1) по сравнению с исходным вариантом (поз, 2) для расчетного числа М полета в зависимости от угла атаки ракеты а.

Из графиков следует, что аэродинамические силы, действующие на трубопровод,

существенно уменьшаются. Это дает возможность отказаться от усиления баков в местах крепления трубопровода к обечайке бака и утолщению самой обечайки, что приводит к уменьшению веса конструкции

топливного бака. Воспринимающий аэродинамические силы обтекатель равномерно перераспределяет нагрузку по длине образующей бака, что приводит к сохранению несущей способности без его доработки.

При этом вес на единицу длины трубопровода разрабатываемого предприятием ракеты уменьшился на 40%.

Предложенное техническое решение может быть использовано для уменьшения

аэродинамических нагрузок, действующих на надстройки ЛА различной конфигурации, например, на кабельный желоб ракеты-носителя.

Формула изобретения

Обтекатель наружного трубопровода топливного бака летательного аппарата, содержащий корпус, прикрепленный к обечайке и расположенный вдоль трубопровода, отличающийся тем, что, с целью

обеспечения несущей способности бака за счет уменьшения и перераспределения аэродинамических сил, действующих на трубопровод, корпус выполнен в виде напы- ленного из полимерного материала по длине трубопровода аэродинамического профиля с каналом по оси профиля, при этом высота профиля составляет не менее 0,8 расстояния от оси трубопровода до поверхности бака, а его боковая стенка обра

зует с нормалью к поверхности бака в месте крепления трубопровода, угол иг менее 50°.

.

Ф

c.s Оч

Изобретение относится к ракетной технике, а именно к обтекателям наружного трубопровода топливного бака несущей конструкции летательного аппарата (ЛА). Цель изобретения - обеспечение несущей способности бака за счет уменьшения И перераспределения аэродинамических сил, действующих на трубопровод. Цель достигается тем, что корпус обтекателя 1 выполнен в виде напыленного из полимерного материала подлине трубопровода 2 аэродинамического профиля с каналом по оси профиля, при этом высота профиля составляет не менее 0,8 расстояния от оси трубопровода 2 до поверхности бака 3, а его боковая стенка образует с нормалью к поверхности бака в месте крепления трубопровода угол не менее 50°. 3 ил. W т Ј

/г.

Г% : a.i

I . 1 . . 1

Фиг. 5

1---I----1----1----I----U

/

40 Ј,г-ро-&