×
20.10.2014
216.012.feea

КРЫЛО ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области авиационной техники и касается разработки обтекаемых конструкций для летательных аппаратов (ЛА) из композиционных материалов (КМ), в частности крыльев и крыльевых устройств. Крыло ЛА из полимерных КМ имеет обшивку, расположенные вдоль размаха крыла лонжероны и ребра жесткости - внутренние нервюры на основе стекло-, углеткани (углеленты). Обшивка содержит верхнюю и нижнюю оболочки и состоит из наружных слоев на основе стекло-, углеткани (углеленты) и внутреннего между ними слоя из пенопластового заполнителя. Верхняя и нижняя оболочки обшивки крыла, переходящие в корневой и концевой частях крыла в нервюры, и лонжероны изготовлены методом инфузии связующего с полимеризацией материала в соответствующих матрицах, с соединением оболочек между собой у передней и задней кромок крыла посредством клеевой пленки, нанесенной на сопряженные соединительные поверхности. В средней вдоль профиля части крыла соединение верхней и нижней оболочек выполнено с помощью лонжеронов через парные приформовочные угольники, изготовленные из углеткани со связующим и предварительно установленные через клеевую пленку на внутренние поверхности верхней и нижней оболочек обшивки, соединение которых с лонжеронами, введенными между ними, осуществлено также посредством клеевой пленки. Внутренние нервюры изготовлены методом инфузии связующего и соединены с верхней и нижней оболочками и с лонжеронами через введенную между соединяемыми поверхностями клеевую пленку. Достигается повышение качества изготовления наружных поверхностей крыла при одновременном обеспечении надежности и прочности конструкции крыла, снижение веса. 4 з.п. ф-лы, 5 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области авиационной техники и касается вопроса создания обтекаемых конструкций для летательных аппаратов из композиционных материалов, в частности крыльев и крыльевых устройств.

Известна конструкция крыла летательного аппарата, содержащая заполненную сотовым заполнителем силовую раму, выполненную из передней и задней боковин, концевого обтекателя, корневого элемента и панелей верхней и нижней поверхностей крыла с уменьшающейся от корневого элемента толщиной. Панели верхней и нижней поверхностей крыла выполнены из пакета слоев ткани с перекрытием зоны узла крепления корневого элемента максимальным количеством слоев. Определяющие разнотолщинность поверхностей крыла слои в плане выполнены в форме подобных треугольников с увеличением размеров каждого последующего и расположением его боковых сторон параллельно кромкам боковин крыла (RU 2333865 C1, B64C 3/26, 16.11.2006).

Недостатком указанной конструкции является то, что наличие расположенных на наружных поверхностях крыла усиливающих слоев снижает аэродинамическое качество крыла, что приводит к необходимости последующей механической обработки его наружной поверхности и, как следствие, к ее микроповреждениям.

Известна также панель крыла композитной конструкции, содержащая верхнюю и нижнюю оболочки крыла, выполненные из силовых слоев на основе стекло-, углеткани (углеленты) либо препрега, и внутренний слой пенопластового или сотового заполнителя и два лонжерона на основе стекло- или углеткани (углеленты). При этом все элементы конструкции в сухом состоянии помещаются между элементами оправки крыла, закрываются верхней и нижней частями матрицы, совместно пропитываются связующим при помощи RTM-метода и полимеризуются при повышенной температуре (US 2010140404 A1, B29C 70/08, 10.06.2010 - прототип).

Недостатком указанной конструкции является ее высокая стоимость, так как требуется изготовление дорогостоящей оснастки, сложной в эксплуатации. Кроме того, такое крыло имеет большой вес.

Задачей предлагаемого изобретения является создание крыла летательного аппарата из полимерных композиционных материалов, позволяющего повысить его экономическую и техническую эффективность путем снижения стоимости его изготовления и веса, повышения качества изготовления наружных поверхностей крыла при одновременном обеспечении надежности и прочности конструкции крыла.

Указанный технический результат достигается тем, что у крыла летательного аппарата из полимерных композиционных материалов имеется обшивка, содержащая верхнюю и нижнюю оболочки, состоящая из наружных слоев на основе стекло-, углеткани (углеленты) и внутреннего между ними слоя из пенопластового заполнителя, расположенные вдоль размаха крыла лонжероны и ребра жесткости - нервюры - на основе стекло-, углеткани (углеленты). По изобретению верхняя и нижняя оболочки обшивки крыла, сформованные совместно с нервюрами в корневой и концевой частях крыла, и лонжероны изготовлены методом инфузии связующего с полимеризацией материала в соответствующих матрицах. Соединение оболочек обшивки между собой у передней и задней кромок крыла осуществлено посредством клеевой пленки, нанесенной на сопряженные соединительные поверхности. В средней вдоль профиля части крыла соединение верхней и нижней оболочек выполнено с помощью лонжеронов через парные приформовочные угольники, изготовленные из углеткани со связующим и предварительно установленные через клеевую пленку на внутренние поверхности верхней и нижней оболочек обшивки. Соединение верхней и нижней оболочек обшивки с лонжеронами, введенными между ними, осуществлено посредством клеевой пленки, при этом внутренние нервюры изготовлены методом инфузии связующего и соединены с верхней и нижней оболочками и с лонжеронами через введенную между соединяемыми поверхностями клеевую пленку. Лонжероны и внутренние нервюры имеют трехслойную структуру, в которой между наружными слоями из полимерного композиционного материала на основе стекло-, углеткани (углеленты) расположен средний слой из пенопластового заполнителя.

Кроме того, сопряженные соединительные поверхности у передней и задней кромок крыла усилены введенными под них с внутренней стороны обшивки пенопластовыми вкладышами.

Внутренние нервюры состоят из трех частей каждая и выполнены с образованием по периметрам указанных частей двухсторонних фланцев, с помощью которых части внутренних нервюр связаны с верхней и нижней оболочками крыла и с лонжеронами.

Соединение лонжеронов с частями нервюр через их фланцы осуществлено с сохранением непрерывности парных приформовочных угольников, связывающих лонжероны с верхней и нижней оболочками крыла.

Изготовление оболочек обшивки крыла и его лонжеронов в отдельных матрицах методом инфузии связующего с полимеризацией материала обеспечивает снижение временных и материальных затрат по их изготовлению, высокое качество аэродинамической поверхности крыла, стабильность его геометрических размеров и повышение прочностных характеристик.

Соединение оболочек между собой в районе передней и задней кромок крыла, с лонжеронами через парные приформовочные угольники и нервюрами, а также лонжеронов с угольниками и частями нервюр с помощью нанесенной на соединяемые поверхности клеевой пленки позволяет повысить технологичность изготовления крыла с наименьшей трудоемкостью и обеспечением прочного и надежного соединения.

Заполнение пространства между наружными слоями оболочек обшивки и лонжеронов пенопластовым заполнителем позволяет снизить вес конструкции, не ухудшая ее прочностных характеристик.

Наличие в местах соединения нижней и верхней поверхностей крыла пенопластовых вкладышей повышает прочность и надежность соединения и конструкции крыла в целом.

Выполнение частей нервюр в корневой и концевой частях крыла одновременно с формованием верхней и нижней частей крыла методом инфузии связующего повышает надежность конструкции крыла.

При этом заданная прочность крыла обеспечивается укладкой в нужные районы трехслойных конструкций верхней, нижней оболочек крыла и лонжеронов предварительно рассчитанного количества слоев. Формы раскроя каждого слоя стекло-, углеткани (углеленты) также определяется расчетом, что приводит к оптимизации конструкции, более равномерному распределению напряжений в силовых элементах крыла и снижению его общего веса.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется рисунками, где представлены:

- общий вид конструкции предлагаемого крыла летательного аппарата из полимерных композиционных материалов - фиг.1;

- поперечное сечение А-А (фиг.1) - фиг.2;

- поперечное сечение Б-Б (фиг.1) - фиг.3;

- вид В (фиг.3) - фиг.4;

- конструктивные элементы крыла - фиг.5.

Предлагаемая конструкция крыла 1 состоит из нижней 2 и верхней 3 оболочек обшивки трехслойной структуры, включающей наружные слои 4 из стекло-, углеткани (углеленты) и расположенный между ними внутренний слой 5 из пенопластового заполнителя (фиг.2, 4), укладываемых в соответствующие оснастки для последующей пропитки методом инфузии связующего и полимеризации материала, из расположенных вдоль размаха крыла лонжеронов 6 (фиг.1), состоящих из наружных силовых слоев стекло-, углеткани (углеленты) 7 и внутреннего пенопластового заполнителя 8 (фиг.4), также укладываемых в соответствующие оснастки для последующей пропитки связующим методом инфузии связующего и полимеризации материала, и из одной или нескольких внутренних нервюр 9, расположенных в средней части крыла (фиг.1, 3, 5). Количество силовых слоев стекло-, углеткани (углеленты) 10 (фиг.1) в верхней и нижней оболочках крыла и лонжеронах и форма раскроя каждого слоя по поверхностям крыла определяются расчетным путем и могут меняться в различных районах крыла. На внутренние поверхности верхней и нижней оболочек обшивки крыла установлены с помощью клеевой пленки 11 (фиг.4) парные приформовочные угольники 12, 13 из углеткани со связующим в отвержденном состоянии для последующего крепления указанных лонжеронов, вставленных между парными угольниками (фиг.4, 5) и соединенных с помощью клеевой пленки. Верхняя и нижняя оболочки соединены друг с другом у носовой 14 и концевой 15 кромок крыла посредством клеевой пленки, которая нанесена на сопряженные соединительные поверхности, усиленные введенными с их внутренней стороны пенопластовыми вкладышами 16 (фиг.5), а в средней части по длине крыла они связаны с помощью лонжеронов. Нервюры у корневой 17 и концевой частей 18 крыла (фиг.1) выполнены методом инфузии связующего одновременно с формированием верхней и нижней оболочек обшивки крыла. Внутренняя нервюра выполнена из слоев стекло-, углеткани и связующего методом инфузии связующего и соединена с верхней и нижней оболочками крыла и с лонжеронами через клеевую пленку, введенную между соединяемыми поверхностями. Она состоит из трех частей, которые имеют по периметру двухсторонние фланцы 19, обеспечивающие их соединение с верхней и нижней оболочками обшивки, а также с лонжеронами. Соединение нервюр через двухсторонние фланцы с лонжеронами осуществлено с сохранением непрерывности парных приформовочных угольников.

Изготовление крыла летательного аппарата из полимерных композиционных материалов и его работа осуществляются следующим образом.

Верхнюю и нижнюю оболочки обшивки крыла с пенопластовым заполнителем и его лонжероны изготавливают из стекло, -углеткани (углеленты) путем укладки в соответствующие матрицы для последующей пропитки связующим методом инфузии связующего и полимеризации материала. При помощи шаблонов на внутренние поверхности верхней и нижней оболочек обшивки крыла через клеевую пленку устанавливают парные приформовочные угольники из углеткани со связующим в отвержденном состоянии для последующего крепления указанных лонжеронов. Методом инфузии из слоев стекло-, углеткани и связующего изготавливаются три части внутренней нервюры, с образованием по их периметрам двухсторонних фланцев. Посредством клеевой пленки, нанесенной на вертикальные части парных угольников, установленных на внутреннюю поверхность нижней оболочки обшивки крыла, к ней крепятся лонжероны. Через клеевую пленку, нанесенную на фланцы частей внутренней нервюры, эти части также устанавливаются на внутреннюю поверхность нижней обшивки крыла и через свои фланцы соединяются с лонжеронами. Верхняя обшивка крыла соединяется с нижней обшивкой при помощи клеевой пленки, наносимой на сопряженные соединительные поверхности в районе передней (носовой) и концевой кромок крыла, усиленных пенопластовыми вкладышами, и клеевой пленки, наносимой на внутренние вертикальные поверхности установленных на верхнюю обшивку парных приформовочных угольников, между которьми через клеевую пленку помещаются лонжероны, а также верхние части фланцев внутренней нервюры.

В процессе полета летательного аппарата, при воздействии воздушного потока на аэродинамические поверхности крыла в элементах его конструкции возникает поле деформаций. При этом рассчитанное количество силовых слоев в обшивках и лонжеронах, а также рассчитанная форма раскроя каждого слоя по поверхностям крыла приводит к оптимизации конструкции по деформациям и более равномерному их распределению по силовым элементам конструкции, тем самьм обеспечивая заданную прочность крыла при минимальном весе. Изготовление нижней и верхней обшивок в соответствующей оснастке приводит к повышению качества изготовления наружных аэродинамических поверхностей крыла. Благодаря наличию пенопластовых вкладышей в местах соединения нижней и верхней обшивок в районе передней и задней кромок крыла обеспечивается надежное и прочное соединение оболочек обшивки и прочность крыла в целом.

Предлагаемое крыло летательного аппарата из полимерных композиционных материалов позволяет создать конструкцию крыла с наружными поверхностями высокого качества, снизить стоимость ее изготовления и вес при одновременном обеспечении надежности и прочности конструкции крыла, что его выгодно отличает от прототипа.


КРЫЛО ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
КРЫЛО ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
КРЫЛО ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
КРЫЛО ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
КРЫЛО ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 163 items.
10.01.2013
№216.012.1799

Воздухоочистительное устройство для судовых энергетических установок

Изобретение относится к области судостроения, в частности к системам очистки воздуха, подаваемого в двигатель для горения топлива, преимущественно газотурбинным, для которых требования по содержанию воды и соли, например морской, являются наиболее жесткими. Воздухоочистительное устройство...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002471533
Дата охранного документа: 10.01.2013
10.01.2013
№216.012.179b

Фильтр для очистки воздуха

Изобретение относится к средствам коллективной защиты, предназначено для очистки воздуха от твердых и жидких аэрозолей и может быть использовано в промышленности, жилых помещениях и транспортных средствах. Фильтр для очистки воздуха содержит корпус, расположенную в нем кассету и складчатый...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002471535
Дата охранного документа: 10.01.2013
10.01.2013
№216.012.1848

Способ получения активного угля

Изобретение относится к области производства активных углей, используемых в системах защиты органов дыхания, а также в промышленных газоочистных установках. Способ получения активного угля включает пропитку зерен угольной основы, представляющей собой активный уголь, содержащий 1,0-1,5 мас.%...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002471708
Дата охранного документа: 10.01.2013
10.01.2013
№216.012.19fe

Способ определения свободного глиоксаля в глиоксальсодержащих карбамидоформальдегидных смолах

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к способам определения содержания свободных альдегидов в альдегидсодержащих смолах и полимерах. Способ включает получение спиртового раствора глиоксаля путем смешения пробы карбамидоформальдегидной смолы с этиловым спиртом, выдерживанием в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472146
Дата охранного документа: 10.01.2013
10.02.2013
№216.012.23ec

Система управления ступенями поворотных лопаток статора компрессора высокого давления

Система управления ступенями поворотных лопаток статора включает исполнительный механизм, синхронизирующие кольца, тяги, рычаги, закрепленные на цапфах поворотных лопаток, и дополнительные рычаги, установленные на корпусе статора. Один из дополнительных рычагов выполнен трехплечим а, по меньшей...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474698
Дата охранного документа: 10.02.2013
10.02.2013
№216.012.23ff

Реверсивное устройство турбореактивного двигателя

Изобретение относится к турбореактивным двухконтурным двигателям и может быть использовано в авиационной промышленности. Реверсивное устройство турбореактивного двигателя включает подвижный обтекатель, перекрывающие створки, установленные со стороны наружного воздушного канала в двигателе,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474717
Дата охранного документа: 10.02.2013
27.02.2013
№216.012.29fe

Способ защиты почв от остатков пестицидов

Изобретение относится к области сельского хозяйства и рекультивации земель. Способ включает подготовку активного угля, внесение его в почву и заделку на глубину 1-3 глубины высева семян. При этом гранулированный активный уголь подготавливают путем выделения фракции 0,2-0,8 мм с размерами...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476277
Дата охранного документа: 27.02.2013
27.02.2013
№216.012.2ceb

Высокочастотный плазмотрон

Изобретение относится к области плазменной техники и касается конструкции высокочастотного проточного индукционного плазмотрона атмосферного давления, в частности к плазмотронам для разогрева задымленных продуктов сгорания топлива, отходов, в том числе медицинских, и воздуха. Техническим...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477026
Дата охранного документа: 27.02.2013
10.03.2013
№216.012.2e68

Разъемное соединение трубы из полимерных композиционных материалов

Изобретение относится к области морской добычи углеводородного сырья и транспортировки его по трубопроводам от придонного скважинного оборудования к морской плавучей платформе. Разъемное соединение трубы из полимерных композиционных материалов включает соединительный переходной элемент с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477411
Дата охранного документа: 10.03.2013
10.04.2013
№216.012.32ae

Способ осуществления подъемно-транспортной операции и подводное судно для его осуществления

Изобретение относится к области судостроения и касается вопросов создания средств для осуществления подводных подъемно-транспортных операций, в том числе технологического назначения. Для осуществления подводной подъемно-транспортной операции на дно моря опускают подводное судно, имеющее жесткие...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478517
Дата охранного документа: 10.04.2013
Showing 1-10 of 147 items.
10.01.2013
№216.012.1799

Воздухоочистительное устройство для судовых энергетических установок

Изобретение относится к области судостроения, в частности к системам очистки воздуха, подаваемого в двигатель для горения топлива, преимущественно газотурбинным, для которых требования по содержанию воды и соли, например морской, являются наиболее жесткими. Воздухоочистительное устройство...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002471533
Дата охранного документа: 10.01.2013
10.01.2013
№216.012.179b

Фильтр для очистки воздуха

Изобретение относится к средствам коллективной защиты, предназначено для очистки воздуха от твердых и жидких аэрозолей и может быть использовано в промышленности, жилых помещениях и транспортных средствах. Фильтр для очистки воздуха содержит корпус, расположенную в нем кассету и складчатый...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002471535
Дата охранного документа: 10.01.2013
10.01.2013
№216.012.1848

Способ получения активного угля

Изобретение относится к области производства активных углей, используемых в системах защиты органов дыхания, а также в промышленных газоочистных установках. Способ получения активного угля включает пропитку зерен угольной основы, представляющей собой активный уголь, содержащий 1,0-1,5 мас.%...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002471708
Дата охранного документа: 10.01.2013
10.01.2013
№216.012.19fe

Способ определения свободного глиоксаля в глиоксальсодержащих карбамидоформальдегидных смолах

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к способам определения содержания свободных альдегидов в альдегидсодержащих смолах и полимерах. Способ включает получение спиртового раствора глиоксаля путем смешения пробы карбамидоформальдегидной смолы с этиловым спиртом, выдерживанием в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472146
Дата охранного документа: 10.01.2013
10.02.2013
№216.012.23ec

Система управления ступенями поворотных лопаток статора компрессора высокого давления

Система управления ступенями поворотных лопаток статора включает исполнительный механизм, синхронизирующие кольца, тяги, рычаги, закрепленные на цапфах поворотных лопаток, и дополнительные рычаги, установленные на корпусе статора. Один из дополнительных рычагов выполнен трехплечим а, по меньшей...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474698
Дата охранного документа: 10.02.2013
10.02.2013
№216.012.23ff

Реверсивное устройство турбореактивного двигателя

Изобретение относится к турбореактивным двухконтурным двигателям и может быть использовано в авиационной промышленности. Реверсивное устройство турбореактивного двигателя включает подвижный обтекатель, перекрывающие створки, установленные со стороны наружного воздушного канала в двигателе,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474717
Дата охранного документа: 10.02.2013
27.02.2013
№216.012.29fe

Способ защиты почв от остатков пестицидов

Изобретение относится к области сельского хозяйства и рекультивации земель. Способ включает подготовку активного угля, внесение его в почву и заделку на глубину 1-3 глубины высева семян. При этом гранулированный активный уголь подготавливают путем выделения фракции 0,2-0,8 мм с размерами...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476277
Дата охранного документа: 27.02.2013
27.02.2013
№216.012.2ceb

Высокочастотный плазмотрон

Изобретение относится к области плазменной техники и касается конструкции высокочастотного проточного индукционного плазмотрона атмосферного давления, в частности к плазмотронам для разогрева задымленных продуктов сгорания топлива, отходов, в том числе медицинских, и воздуха. Техническим...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477026
Дата охранного документа: 27.02.2013
10.03.2013
№216.012.2e68

Разъемное соединение трубы из полимерных композиционных материалов

Изобретение относится к области морской добычи углеводородного сырья и транспортировки его по трубопроводам от придонного скважинного оборудования к морской плавучей платформе. Разъемное соединение трубы из полимерных композиционных материалов включает соединительный переходной элемент с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477411
Дата охранного документа: 10.03.2013
10.04.2013
№216.012.32ae

Способ осуществления подъемно-транспортной операции и подводное судно для его осуществления

Изобретение относится к области судостроения и касается вопросов создания средств для осуществления подводных подъемно-транспортных операций, в том числе технологического назначения. Для осуществления подводной подъемно-транспортной операции на дно моря опускают подводное судно, имеющее жесткие...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478517
Дата охранного документа: 10.04.2013
+ добавить свой РИД