RU2472670C1 - Joint between aircraft fuselage compartments and its sealed frame - Google Patents
Joint between aircraft fuselage compartments and its sealed frame Download PDFInfo
- Publication number
- RU2472670C1 RU2472670C1 RU2011133530/11A RU2011133530A RU2472670C1 RU 2472670 C1 RU2472670 C1 RU 2472670C1 RU 2011133530/11 A RU2011133530/11 A RU 2011133530/11A RU 2011133530 A RU2011133530 A RU 2011133530A RU 2472670 C1 RU2472670 C1 RU 2472670C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wall
- compartments
- shelf
- bulkhead
- spherical shell
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Pressure Vessels And Lids Thereof (AREA)
Abstract
Description
Заявляемая группа изобретений относится к самолетостроению, а именно к авиационным конструкциям, и может быть использована в конструкции фюзеляжей самолетов, а также в силовых конструкциях других технических средств, в состав которых включены соединенные друг с другом герметичные и негерметичные отсеки, к узлам стыков и гермошпангоутам которых предъявляются требования по минимизации массы конструкции в сочетании с требованиями по эксплуатационной живучести и минимизации трудоемкости сборки и изготовления.The claimed group of inventions relates to aircraft construction, namely to aircraft structures, and can be used in the design of aircraft fuselages, as well as in power structures of other technical means, which include sealed and non-hermetic compartments connected to each other, to the joints of joints and pressure gates of which requirements are made to minimize the mass of the structure in combination with the requirements for operational survivability and minimize the complexity of assembly and manufacturing.
Конструктивно-силовые схемы летательных аппаратов, как правило, включают герметичные и негерметичные части, отделенные друг от друга гермошпангоутами. Конструкция пассажирского самолета, например, требует, чтобы в полете, как и на земле, давление в пассажирском салоне было как можно ближе к атмосферному давлению на уровне земли. Вместе с тем, в конструкции самолета имеются части, например хвостовой отсек пассажирского самолета, которые не требуют герметизации и давление в которых в полете равно давлению на высоте полета. Чтобы сохранять избыточное давление в пассажирском салоне, один из шпангоутов фюзеляжа обычно выполняют в виде гермошпангоута, который, во-первых, герметизирует пассажирский салон и, во-вторых, воспринимает нагрузку от разности давления в пассажирском салоне и давления на высоте полета. В силу большой площади гермошпангоута, сила, которую он воспринимает, достаточно велика, гермошпангоут при этом испытывает циклические нагрузки, число циклов которых соответствует числу полетов самолета. Вместе с тем фюзеляж летательного аппарата по условиям технологичности изготовления и простоты сборки разделен на отдельные отсеки, стыкуемые друг с другом на заключительных стадиях изготовления летательного аппарата. При этом при проектировании узла стыка гермеметичного и негерметичного отсеков и соответствующего гермошпангоута решаются задачи по проектированию конструкции минимальной массы в сочетании с повышением эксплуатационной живучести конструкции.Structural-structural schemes of aircraft, as a rule, include sealed and non-sealed parts, separated from each other by pressure gauges. The design of a passenger aircraft, for example, requires that in flight, as well as on the ground, the pressure in the passenger compartment be as close as possible to atmospheric pressure at ground level. At the same time, there are parts in the aircraft structure, for example, the tail section of a passenger aircraft, which do not require sealing and the pressure in flight is equal to the pressure at altitude. In order to maintain excess pressure in the passenger compartment, one of the fuselage frames is usually in the form of a pressure gauge, which, firstly, seals the passenger compartment and, secondly, perceives the load from the pressure difference in the passenger compartment and pressure at altitude. Due to the large area of the pressure gauge, the force that it perceives is quite large; the pressure gauge undergoes cyclic loads, the number of cycles of which corresponds to the number of flights of the aircraft. At the same time, the aircraft fuselage is divided into separate compartments that are mated with each other at the final stages of aircraft manufacturing according to the conditions of manufacturability and ease of assembly. At the same time, when designing the junction of the hermetic and non-hermetic compartments and the corresponding pressure bulkhead, the tasks of designing the minimum weight structure in combination with increasing the operational survivability of the structure are solved.
Известен целый ряд конструктивных решений, в которых гермошпангоут помещен в месте стыка герметичного и негерметичного отсеков. При этом при проектировании узла стыка герметичного и негерметичного отсеков фюзеляжа, совмещенного с гермошпангоутом пассажирского самолета, необходимо дополнительно учитывать следующее. Как правило, узел стыка герметичного и негерметичного отсеков расположен в сужающейся хвостовой части фюзеляжа пассажирского самолета, в которой, как правило, внешняя поверхность обшивок фюзеляжа в поперечном сечении (в сечении, перпендикулярном продольной оси фюзеляжа) имеет форму, отличную от формы окружности, и углы наклона обшивок фюзеляжа к продольной оси фюзеляжа существенно изменяются вдоль контура стыка обшивок с гермошпангоутом. В то же время оптимальное по массе днище гермошпангоута имеет форму сферы. Таким образом, узел стыка и его гермошпангоут должны обеспечивать восприятие нагрузок от сферической оболочки по контуру окружности и передавать ее по контуру, отличному от контура окружности, на оболочки отсеков, угол наклона которых плавно изменяется. Решение этой задачи требует разработки конструкции гермошпангоута и узла стыка отсеков со сложной пространственной конфигурацией. При этом возникает задача проектирования конструкции узла стыка отсеков фюзеляжа и гермошпангоута, обеспечивающего минимизацию трудоемкости изготовления гермошпангоута и простоты сборки герметичного и негерметичного отсеков в узле стыка отсеков в сочетании с небольшой массой конструкции и эксплуатационной живучестью.A number of structural solutions are known in which the pressure bulkhead is placed at the junction of the sealed and unsealed compartments. At the same time, when designing the junction of the sealed and non-sealed fuselage compartments combined with the pressurized frame of a passenger aircraft, the following should be additionally taken into account. As a rule, the junction of the sealed and non-sealed compartments is located in the tapering rear part of the fuselage of a passenger aircraft, in which, as a rule, the outer surface of the fuselage skin in cross section (in a section perpendicular to the longitudinal axis of the fuselage) has a shape different from the shape of the circle, and the angles the inclination of the fuselage skin to the longitudinal axis of the fuselage vary significantly along the contour of the junction of the skin with the pressure ring. At the same time, the weight-optimal bottom of the bulkhead has the shape of a sphere. Thus, the joint unit and its pressure gage should provide the perception of loads from the spherical shell along the circumference of the circle and transfer it along a circuit different from the circumference of the circle to the shell of the compartments, the inclination of which varies smoothly. The solution to this problem requires the development of the design of the pressure bulkhead and the junction of the compartments with a complex spatial configuration. This raises the task of designing the assembly of the junction of the compartments of the fuselage and the pressure gauge, which minimizes the complexity of manufacturing the pressure gauge and the simplicity of assembling the airtight and non-tight compartments in the junction of the compartments in combination with the small weight of the structure and operational survivability.
Известно несколько конструктивных решений узлов стыка герметичного и негерметичного отсеков, которые используются в ракетно-космической технике для соединения герметичных топливных баков с сухими переходными отсеками (см., например, Основы конструирования ракет-носителей космических аппаратов, М., «Машиностроение», 1991 г., стр.349-351, рис.10.18-10.19, 10.22, 10.24). Отсутствие циклических нагружений узла стыка, одноразовый характер использования ракет-носителей, более высокий по сравнению с герметичными отсеками самолетов уровень давления в топливных баках ракет-носителей и более высокие требования по герметичности топливных баков определяют необходимость использования в узлах стыка сварных соединений и развитый по площади сечения стыковой шпангоут, допускающий возможность размещения стержней болтовых соединений в теле стыкового шпангоута. При этом в решениях узлов стыка отсеков и гермошпангоутов отсутствуют дополнительные элементы, повышающие эксплуатационную живучесть узлов стыка. Эти обстоятельства не дают возможности использования этих решений в узлах стыка отсеков фюзеляжа самолетов и их гермошпангоутов. Широкое использование сферических обечаек в качестве днищ топливных баков и цилиндрических обечаек в качестве боковых стенок отсеков, их симметричное расположение относительно продольной оси ракет-носителей дают возможность проектирования гермошпангоутов и узлов стыка отсека в виде осесимметричных форм, что позволяет снизить трудоемкость изготовления гермошпангоутов и упростить сборку узла стыка отсеков.Several constructive solutions are known for the joints of the sealed and non-sealed compartments that are used in rocket and space technology to connect sealed fuel tanks with dry transition compartments (see, for example, Fundamentals of Designing Spacecraft Launch Vehicles, M., "Mechanical Engineering", 1991 ., p. 349-351, fig. 10.18-10.19, 10.22, 10.24). The absence of cyclic loading of the joint assembly, the one-time use of launch vehicles, the higher pressure level in the fuel tanks of the launch vehicles compared to the airtight compartments of the aircraft, and the higher requirements for the tightness of the fuel tanks determine the need to use welded joints in the joint nodes and developed over the cross-sectional area butt frame, allowing the possibility of placing the rods of bolted joints in the body of the butt frame. Moreover, in the solutions of the joints of the compartments and pressure gangs, there are no additional elements that increase the operational survivability of the joints of the joints. These circumstances do not allow the use of these solutions at the junctions of the junction of the fuselage compartments of aircraft and their pressure gangs. The widespread use of spherical shells as the bottoms of fuel tanks and cylindrical shells as the side walls of the compartments, their symmetrical arrangement relative to the longitudinal axis of the launch vehicles make it possible to design pressurized frames and nodes of the compartment in the form of axisymmetric shapes, which reduces the complexity of manufacturing pressurized frames and simplifies assembly junction of compartments.
Известно решение узла стыка отсеков балочно-стрингерного фюзеляжа (см. М.Н.Шульженко, Конструкция самолетов, М., «Машиностроение», 1971, стр.193, 194, рис.4.10) фланцевого типа. Этот узел стыка содержит обшивки стыкуемых герметичного и негерметичного отсеков, подкрепленные стрингерами. В этом решении каждый из отсеков снабжен шпангоутом уголкового профиля, расположенными по разные стороны гермошпангоута фитингами и стыковой лентой. Шпангоут герметичного отсека снабжен сферической оболочкой (сферическим днищем герметической кабины), периферийный пояс которой отогнут от сферической поверхности и выполнен плоским. Стенки шпангоутов отсеков и периферийный пояс сферической оболочки болтовыми соединениями стянуты в единый пакет, за счет чего осуществлен стык отсеков и крепление сферической оболочки к стенке шпангоута герметичного отсека. Стыковая лента проложена между внутренней поверхностью обшивок и полками шпангоутов отсеков. Фитинги, размещенные в герметичном и негерметичном отсеках фюзеляжа, соединены со стрингерами и стенками шпангоутов отсеков и через полки шпангоутов со стыковой лентой и обшивками отсеков. Соединение в один пакет фитингов с полками шпангоутов, стыковой лентой и обшивками отсеков осуществлено с использованием заклепочных соединений. Соединение фитингов со стенками шпангоутов осуществлено с использованием указанных выше болтовых соединений, при этом стержни болтовых соединений в местах расположения фитингов пропущены через фитинги, стенки шпангоутов отсеков и периферийный пояс сферической оболочки. Кроме того, сферическая оболочка снабжена профилями жесткости - меридиально ориентированными силовыми элементами. В этом решении первые концы меридиально ориентированных силовых элементов, выходящих к торцу сферической оболочки, соединены с фитингами, размещенными в герметичном отсеке.A known solution to the junction of the compartments of the beam-stringer fuselage (see M.N. Shulzhenko, Aircraft Design, M., "Mechanical Engineering", 1971, p. 193, 194, Fig. 4.10) flange type. This junction contains the skin of the mating sealed and non-sealed compartments, reinforced by stringers. In this solution, each of the compartments is equipped with a corner profile frame, fittings and a butt tape located on opposite sides of the pressure bulkhead. The frame of the pressurized compartment is provided with a spherical shell (spherical bottom of the pressurized cabin), the peripheral belt of which is bent from the spherical surface and made flat. The walls of the compartments frames and the peripheral belt of the spherical shell are bolted together in a single package, due to which the joints of the compartments and the fastening of the spherical shell to the frame wall of the hermetic compartment are made. A joint tape is laid between the inner surface of the skin and the shelves of the frames of the compartments. The fittings located in the sealed and non-sealed fuselage compartments are connected to the stringers and the walls of the compartments frames and through the shelves of the frames with the butt tape and the casing of the compartments. The connection in one package of fittings with the shelves of frames, the butt tape and the skin of the compartments was carried out using rivet joints. The fittings are connected to the walls of the frames using the above bolted connections, while the bolt connection rods at the locations of the fittings are passed through the fittings, the walls of the compartment frames and the peripheral belt of the spherical shell. In addition, the spherical shell is equipped with stiffness profiles - meridially oriented force elements. In this solution, the first ends of the meridially oriented force elements extending to the end of the spherical shell are connected to fittings located in an airtight compartment.
Это решение характеризуется значительной массой узла стыка, что определяется наличием в нем двух шпангоутов, размещенных в негерметичном и герметичном отсеках, необходимостью выполнения части фитингов герметичного отсека с косынками для соединения их с меридиально ориентированными силовыми элементами. Кроме того, решение характеризуется повышенной трудоемкостью сборочных работ, так как требует строгой соосности профилей стрингеров стыкуемых отсеков с фитингами, а снабженных косынками фитингов с меридиально ориентированными силовыми элементами сферической оболочки. Использование этого технического решения в узле стыка отсеков, в которых контур соединения гермошпангоута с оболочками отсеков отличен от окружности и угол наклона обшивок к продольной оси изменяется вдоль указанного контура стыка, сопряжено со значительной трудоемкостью изготовления и сборки узла стыка отсеков.This solution is characterized by a significant mass of the joint node, which is determined by the presence of two frames placed in the leaky and airtight compartments, the need to make part of the fittings of the airtight compartment with scarves to connect them with meridially oriented force elements. In addition, the solution is characterized by increased laboriousness of assembly work, since it requires strict alignment of the profiles of stringers of mating compartments with fittings, and fittings equipped with kerchiefs with meridially oriented power elements of a spherical shell. The use of this technical solution at the junction of compartments, in which the contour of the pressurized frame with the shell of the compartments is different from the circumference and the angle of inclination of the skin to the longitudinal axis varies along the specified contour of the joint, is associated with considerable laboriousness in the manufacture and assembly of the junction of compartments.
Известно техническое решение узла стыка отсеков фюзеляжа самолета (см. фиг.2, приведенную в заявке США 20100243806), которое включает обшивки стыкуемых герметичного и негерметичного отсеков, подкрепленные стрингерами, и гермошпангоут, расположенный в месте стыка отсеков фюзеляжа. Профиль гермошпангоута этого технического решения выполнен в форме, близкой к форме профиля двутавра, полки которого образуют наружный и внутренний пояса гермошпангоута, а стенка профиля является и стенкой шпангоута. Наружный пояс гермошпангоута через стыковую ленту соединен с обшивками стыкуемых отсеков. Часть внутреннего пояса, гермошпангоута, обращенная в сторону негерметичного отсека, отогнута на некоторый угол от части внутреннего пояса, обращенной в сторону герметичного отсека, величина которого достаточна для обеспечения возможности соединения ее со сферической оболочкой гермошпангоута. Кроме того, узел стыка в соответствии с этим решением снабжен расположенными по разные стороны гермошпангоута фитингами, концы которых помещены между поясами гермошпангоута. Фитинги соединены со стрингерами стыкуемых отсеков и со стенкой гермошпангоута. Кроме того, фитинги, размещенные в герметичном отсеке, соединены со внутренним поясом гермошпангоута.A technical solution of the junction node of the aircraft fuselage compartments is known (see FIG. 2, given in U.S. Patent Application 20100243806), which includes the skin of the sealed airtight and non-sealed compartments, reinforced by stringers, and the pressure bulkhead located at the junction of the fuselage compartments. The pressurized profile of this technical solution is made in a form close to the profile of the I-beam, the shelves of which form the outer and inner pressurized belts, and the profile wall is also the frame wall. The outer belt of the pressure bulkhead is connected through the butt tape to the skins of the mating compartments. The part of the inner belt, the pressure gauge, facing the leaky compartment, is bent to a certain angle from the part of the inner belt, which is facing the airtight compartment, the size of which is sufficient to allow its connection with the spherical shell of the pressure gauge. In addition, the junction in accordance with this decision is equipped with fittings located on opposite sides of the pressure bulkhead, the ends of which are placed between the pressure relief belts. Fittings are connected to stringers of docked compartments and to the bulkhead wall. In addition, the fittings located in the sealed compartment are connected to the inner belt of the bulkhead.
Как предыдущий аналог, рассмотренное решение узла стыка не оптимально по массе. Из-за того, что центр масс сечения гермошпангоута расположен вблизи середины высоты стенки гермошпангоута, погонный момент силы, приходящий на гермошпангоут со сферической оболочки, не уравновешен моментом от погонной силы, приходящей на гермошпангоут от обшивки. В результате возникает дополнительное усилие, которое увеличивает массу узла стыка и снижает его ресурс. Как и предыдущий аналог, решение характеризуется большой трудоемкостью изготовления и сложностью сборки узла стыка отсеков.As the previous analogue, the considered solution to the joint node is not optimal in mass. Due to the fact that the center of mass of the pressure gauge section is located near the middle of the height of the pressure gauge wall, the linear moment of force arriving at the pressure gauge from the spherical shell is not balanced by the moment of the linear force arriving at the pressure gauge from the sheathing. As a result, an additional force arises, which increases the mass of the joint and reduces its resource. Like the previous analogue, the solution is characterized by the great complexity of manufacturing and the complexity of assembly of the junction of the compartments.
Техническое решение гермошпангоута (см. фиг.2, приведенную в заявке США 20100243806) выполнено с профилем, близким по форме к профилю двутавра, полки которого образуют наружный и внутренний пояса гермошпангоута, а стенка профиля является и стенкой гермошпангоута. Часть внутреннего пояса гермошпангоута, обращенная в сторону негерметичного отсека, отогнута на некоторый угол от части внутреннего пояса, обращенной в сторону герметичного отсека, величина которого достаточна для обеспечения возможности соединения ее со сферической оболочкой гермошпангоута. Сферическая оболочка гермошпангоута оперта на указанную часть внутреннего пояса гермошпангоута со стороны герметичного отсека. Это техническое решение характеризуется значительной массой. В случае выполнения наружного пояса шпангоута в поперечном сечении с формой, отличной от формы окружности, и переменным углом наклона к продольной оси значительна трудоемкость изготовления гермошпангоута. Кроме того, рассматриваемая конфигурация профиля гермошпангоута не предусматривает дублирующего элемента в зоне перехода сферической оболочки к обшивке фюзеляжа, что снижает эксплуатационную живучесть гермошпангоута.The technical solution of the pressure gauge (see Fig. 2, given in the application US 20100243806) is made with a profile close in shape to the profile of the I-beam, the shelves of which form the outer and inner belts of the pressure gauge, and the wall of the profile is also the wall of the pressure gauge. A part of the inner zone of the pressure bulkhead, facing the leaky compartment, is bent to a certain angle from the part of the inner belt, which is facing the airtight compartment, the size of which is sufficient to allow its connection with the spherical shell of the pressure relief. The spherical shell of the pressure gauge is supported on the indicated part of the inner belt of the pressure gauge from the side of the pressurized compartment. This technical solution is characterized by a significant mass. In the case of the outer frame of the frame in cross section with a shape different from the shape of the circle, and a variable angle to the longitudinal axis, the laboriousness of manufacturing the pressurized frame is significant. In addition, the configuration of the pressurization profile under consideration does not provide for a backup element in the zone of transition of the spherical shell to the fuselage skin, which reduces the operational survivability of the pressurization.
Ближайшим аналогом заявляемого узла стыка отсеков фюзеляжа является техническое решение, приведенное в заявке США US 20100243806 (НКИ США 244/119, МКИ B64C 1/10, опубл. 30.09.2010, фиг.3). В соответствии с этим решением узел стыка отсеков фюзеляжа самолета содержит обшивки стыкуемых герметичного и негерметичного отсеков, подкрепленные стрингерами, гермошпангоут, расположенный в месте стыка герметичного и негерметичного отсеков, фитинги, расположенные по разные стороны гермошпангоута, и стыковую ленту. Гермошпангоут содержит сферическую оболочку, внутренний и наружный пояса и стенку, соединяющую пояса гермошпангоута. Кроме того, в этом решении гермошпангоут снабжен дополнительным наружным поясом, выполненным в виде кругового кольца с профилем, выполненным с перегибом, обеспечивающим возможность соединения внутренней полки дополнительного наружного пояса со сферической оболочкой и размещения внешней полки дополнительного наружного пояса между наружным поясом гермошпангоута и внутренней поверхностью обшивок стыкуемых отсеков.The closest analogue of the claimed site of the junction of the fuselage compartments is the technical solution given in US application US 20100243806 (NKI US 244/119, MKI B64C 1/10, publ. 30.09.2010, figure 3). In accordance with this decision, the junction node of the aircraft fuselage compartments contains the skin of the sealed tight and non-tight compartments, reinforced by stringers, a pressure gage located at the junction of the airtight and non-tight compartments, fittings located on opposite sides of the pressure gage, and the butt tape. The bulkhead contains a spherical shell, inner and outer belts, and a wall connecting the bulkhead belts. In addition, in this solution the pressure gauge is equipped with an additional outer belt, made in the form of a circular ring with a profile, made with an inflection, providing the ability to connect the inner shelf of the additional outer belt with a spherical shell and the placement of the outer shelf of the additional outer belt between the outer belt of the pressure gauge and the inner surface of the skin dockable compartments.
В соответствии с этим решением узла стыка фитинги, размещенные в герметичном и негерметичном отсеках, соединены с обшивками и стрингерами стыкуемых отсеков, стыковая лента проложена между внутренней поверхностью обшивок отсеков и внешней полкой дополнительного пояса гермошпангоута и фитингами. Кроме этого, гермошпангоут в рассматриваемом решении снабжен ребрами жесткости, выполненными в форме косынок. Один из торцов каждого из ребер жесткости соединен со стенкой гермошпангоута, а другой торец каждого из ребер жесткости заклепочным соединением соединен в единый пакет с внешней полкой дополнительного наружного пояса гермошпангоута, стыковой лентой и обшивкой герметичного отсека.In accordance with this decision of the joint assembly, fittings located in the sealed and non-sealed compartments are connected to the skins and stringers of the compartments to be joined, and the joint tape is laid between the inner surface of the skins of the compartments and the outer shelf of the additional pressure relief girdle and fittings. In addition, the pressure gauge in the considered solution is equipped with stiffeners made in the form of scarves. One of the ends of each of the stiffeners is connected to the bulkhead wall, and the other end of each of the stiffeners is riveted in a single package with the outer shelf of the additional external pressure gang, butt tape and the casing of the pressurized compartment.
В этом техническом решении узла стыка отсеков гермошпангоут включает два конструктивных элемента: соединенные стенкой наружный и внутренний пояса и дополнительный наружный пояс, соединенный со сферической оболочкой. Выполнение дополнительного наружного пояса с простым в поперечном сечении профилем позволяет несколько снизить трудоемкость изготовления гермошпангоута и сборки узла стыка отсеков, обеспечивающего восприятие нагрузки от сферической оболочки по контуру окружности и передачу нагрузки по контуру, отличному от окружности, на обшивки отсеков, расположенных под разными углами к продольной оси самолета. Однако рассмотренное решение узла стыка отсеков фюзеляжа не обладает достаточным ресурсом: циклическое нагружение дополнительного пояса гермошпангоута погонным усилием от сферической оболочки приводит к образованию наклепа в зоне перегиба дополнительного пояса. Как следствие этого, в этой зоне появляется коррозия, что может привести к разгерметизации герметичного отсека. В конструкции отсутствует и дублирующий элемент в зоне перехода сферической оболочки к обшивке фюзеляжа, что не соответствует требованиям АП-25. Введение в конструкцию дополнительного пояса повышает и массу узла стыка отсеков.In this technical solution, the junction of the compartments of the pressure bulkhead includes two structural elements: the outer and inner belts connected by the wall and the additional outer belt connected to the spherical shell. The implementation of an additional outer belt with a simple cross-sectional profile allows you to slightly reduce the complexity of manufacturing the pressure gang and assembly of the junction of the compartments, providing load perception from the spherical shell along the circumference of the circle and transferring the load along a circuit different from the circumference to the skin of the compartments located at different angles to the longitudinal axis of the aircraft. However, the considered solution to the junction of the fuselage compartments does not have a sufficient resource: the cyclic loading of the additional bulkhead belt by the linear force from the spherical shell leads to the formation of hardening in the bend zone of the additional belt. As a result of this, corrosion appears in this zone, which can lead to depressurization of the airtight compartment. The design also lacks a backup element in the transition zone of the spherical shell to the fuselage skin, which does not meet the requirements of AP-25. Introduction to the design of an additional belt increases the mass of the junction of the compartments.
Ближайшим аналогом заявляемого решения гермошпангоута является решение, известное из патента США 6378805 (НКИ США 244/119, МКИ B64C 1/10, дата публ. 09.05.2000 г.), которое включает сферическую оболочку с меридиально ориентированными силовыми элементами, соединенные стенкой внутренний и наружный пояса, дополнительный наружный пояс и ленту-дублер. Дополнительный наружный пояс и лента-дублер в этом техническом решении выполнены в виде круговых колец с профилями в поперечном сечении, обеспечивающими возможность совмещения поверхностей дополнительного наружного пояса и ленты-дублера. Кроме того, профили дополнительного наружного пояса и ленты-дублера выполнены с перегибом, обеспечивающим возможность соединения их внутренних полок со сферической оболочкой гермошпангоута, а внешних полок с наружным поясом гермошпангоута. Сферическая оболочка гермошпангоута крепится заклепочным соединением к внутренним полкам дополнительного наружного пояса и ленты-дублера. С одной стороны внешние полки дополнительного наружного пояса и ленты-дублера примыкают к наружному поясу гермошпангоута, а другая сторона внешней полки дополнительного наружного пояса и ленты-дублера может быть использована для стыковки с обшивками фюзеляжа.The closest analogue of the proposed solution of the pressure gauge is the solution known from US patent 6378805 (NKI US 244/119,
Первые концы меридиально ориентированных силовых элементов сферической оболочки этого технического решения размещены на некотором удалении от торца сферической оболочки. Периферийный пояс сферической оболочки, примыкающий к ее торцу и выполненный с увеличенной толщиной, соединен с дополнительным наружным поясом и лентой-дублером. Полярная часть сферической оболочки усилена дополнительным силовым элементом тарелкообразной формы. Торец дополнительного силового элемента помещен между сферической оболочкой и вторыми концами меридиально ориентированных силовых элементов и соединен с ними заклепочным соединением в единый пакет.The first ends of the meridially oriented force elements of the spherical shell of this technical solution are placed at some distance from the end of the spherical shell. The peripheral belt of the spherical shell adjacent to its end and made with increased thickness is connected to an additional outer belt and an understudy tape. The polar part of the spherical shell is reinforced by an additional plate-shaped force element. The end face of the additional force element is placed between the spherical shell and the second ends of the meridially oriented force elements and connected to them with a rivet connection in a single package.
Выполнение гермошпангоута этого технического решения из двух конструктивных элементов: соединенных стенкой наружного и внутреннего поясов сложного профиля и дополнительного наружного пояса с простым в поперечном сечении профилем, соединенного со сферической оболочкой, несколько снижает трудоемкость изготовления гермошпангоута. Дополнительный наружный пояс с простым профилем обеспечивает восприятие нагрузки от сферической оболочки по контуру окружности и передает нагрузку по контуру, отличному от окружности, на обшивки отсеков, расположенных под разными углами к продольной оси самолета. Введение ленты-дублера увеличивает эксплуатационную живучесть гермошпангоута. Однако введение в конструкцию гермошпангоута дополнительного наружного пояса повышает и массу гермошпангоута. Кроме того, меридиально ориентированные силовые элементы, соединенные только со сферической оболочкой и не перестыкованные с дополнительным наружным поясом гермошпангоута и лентой-дублером, создают переходную зону с повышенным коэффициентом концентрации напряжений, что снижает ресурс гермошпангоута. Конструктивное решение полярной части сферической оболочки гермошпангоута, характеризующееся небольшой жесткостью, также не оптимально по массе.The implementation of the pressure gauge of this technical solution of two structural elements: connected by the wall of the outer and inner belts of a complex profile and an additional outer belt with a simple cross-sectional profile connected to a spherical shell, somewhat reduces the complexity of manufacturing the pressure gauge. An additional outer belt with a simple profile provides the perception of the load from the spherical shell along the circumference of the circle and transfers the load along a circuit other than the circumference to the skin of compartments located at different angles to the longitudinal axis of the aircraft. The introduction of a backup tape increases the operational survivability of the bulkhead. However, the introduction of an additional outer belt into the pressure gauge design also increases the weight of the pressure gauge. In addition, meridially oriented force elements connected only with a spherical shell and not re-connected with an additional outer pressure girdle and a backup tape create a transition zone with an increased stress concentration coefficient, which reduces the life of the pressure gage. The structural solution of the polar part of the spherical shell of the pressure bulkhead, characterized by low rigidity, is also not optimal in mass.
Технической задачей, решаемой заявляемым решением узла стыка отсеков фюзеляжа самолета, является обеспечение удобства и простоты сборки узла стыка отсеков фюзеляжа, снабженного гермошпангоутом и размещенного в местах со сложной пространственной формой поверхности обшивок, в сочетании с небольшой массой и повышенной эксплуатационной живучестью узла стыка.The technical problem solved by the claimed solution of the junction of the junction of the fuselage compartments of the aircraft is to provide convenience and simplicity of assembly of the junction of the junction of the compartments of the fuselage, equipped with a presser and placed in places with a complex spatial shape of the surface of the skin, in combination with a small mass and increased operational survivability of the junction.
Технической задачей, решаемой заявляемым решением гермошпангоута, является разработка конструкции гермошпангоута, обеспечивающей уменьшение трудозатрат при его изготовлении в сочетании с небольшой массой и повышенной эксплуатационной живучестью.The technical problem solved by the claimed solution of the pressure gauge is the development of the design of the pressure gauge, which reduces labor costs in its manufacture in combination with a small mass and increased operational survivability.
Заявляемым решением узла стыка отсеков фюзеляжа самолета поставленная задача решается следующим образом.The claimed solution to the junction of the compartments of the fuselage of the aircraft, the problem is solved as follows.
В соответствии с заявляемым решением узел стыка отсеков фюзеляжа самолета содержит обшивки стыкуемых герметичного и негерметичного отсеков, подкрепленные стрингерами, и гермошпангоут. Гермошпангоут расположен в месте стыка отсеков фюзеляжа и содержит сферическую оболочку с меридиально ориентированными силовыми элементами, внутренний и наружный пояса и стенку, при этом стенка гермошпангоута снабжена полкой, размещенной вокруг стенки гермошпангоута, на которую оперта сферическая оболочка. В соответствии с заявляемым решением наружный пояс выполнен из полки и стенки, причем стенка наружного пояса и стенка гермошпангоута соединены внахлест друг с другом. Кроме того, в заявляемом решении узел стыка снабжен расположенными по разные стороны гермошпангоута фитингами и стыковой лентой, а гермошпангоут снабжен лентой-дублером. Фитинги соединены с обшивками и стрингерами стыкуемых отсеков и, кроме того, фитинги, размещенные в герметичном отсеке, соединены со стенкой гермошпангоута, а фитинги, размещенные в негерметичном отсеке, соединены со стенкой наружного пояса. Стыковая лента проложена между внутренней поверхностью обшивок отсеков, полкой наружного пояса и фитингами. Лента-дублер выполнена в форме кругового кольца. В поперечном сечении профиль ленты-дублера выполнен с перегибом, обеспечивающим возможность соединения внутренней полки ленты-дублера с полкой стенки гермошпангоута и размещения внешней полки ленты-дублера между стенкой наружного пояса и стенкой гермошпангоута.In accordance with the claimed solution, the junction node of the fuselage compartments of the aircraft contains the skin of the mating sealed and unsealed compartments, reinforced by stringers, and a pressure gauge. The bulkhead is located at the junction of the fuselage compartments and contains a spherical shell with meridially oriented force elements, an inner and outer belt and a wall, while the bulkhead wall is equipped with a shelf located around the bulkhead wall on which the spherical shell is supported. In accordance with the claimed solution, the outer belt is made of a shelf and a wall, and the wall of the outer belt and the wall of the bulkhead are overlapped with each other. In addition, in the claimed solution, the joint is equipped with fittings and a butt tape located on opposite sides of the pressure bulkhead, and the pressure bulkhead is equipped with an understudy tape. The fittings are connected to the casing and stringers of the mating compartments and, in addition, the fittings located in the sealed compartment are connected to the wall of the pressure bulkhead, and the fittings located in the non-hermetic compartment are connected to the wall of the outer belt. A joint tape is laid between the inner surface of the skin of the compartments, the shelf of the outer belt, and the fittings. The backup tape is made in the form of a circular ring. In cross section, the profile of the backup tape is made with a bend, which makes it possible to connect the inner shelf of the backup tape to the wall shelf of the pressure bulkhead and to place the external shelf of the backup tape between the wall of the outer belt and the wall of the pressure bulkhead.
Использование в соответствии с заявляемым решением в узле стыка отсеков гермошпангоута из соединенных друг с другом двух конструктивных элементов: первого, составленного из внутреннего пояса, стенки, полки стенки, сферической оболочки и ленты-дублера, и второго, содержащего наружный пояс, значительно упрощает процесс стыковки отсеков фюзеляжа самолета. Конструкция первого конструктивного элемента имеет сложный в поперечном сечении профиль. Вместе с этим такое решение гермошпангоута дает возможность выполнить первый конструктивный элемент из простых по форме поверхностей в виде цилиндрических, конических и сферических элементов, соосных поверхности сферической оболочки гермошпангоута, что минимизирует трудозатраты на изготовление и сборку этого конструктивного элемента, например за счет возможности сборки этого конструктивного элемента изолированно от наружного пояса гермошпангоута в простой по конструкции оснастке. Конструкция второго конструктивного элемента - наружного пояса гермошпангоута, выполненного из полки и стенки, имеет простой по геометрии профиль поперечного сечения, что значительно упрощает изготовление сложной пространственной конфигурации полки наружного пояса, отвечающей сложной пространственной конфигурации обшивок отсеков, внешние обводы которых имеют в поперечных сечениях формы, отличные от окружностей, а углы наклона обшивок к продольной оси фюзеляжа меняются по контуру стыка обшивок. Указанные особенности гермошпангоута заявляемого решения узла стыка не только упрощают процесс сборки гермошпангоута, но и упрощают процесс стыковки отсеков фюзеляжа в узле стыка в целом, например, за счет возможности первоначального соединения наружного пояса гермошпангоута с обшивками стыкуемых отсеков, последующего соединения наружного пояса со сборкой стенки гермошпангоута с внутренним поясом, сферической оболочкой и лентой-дублером и заключительных операций по стыковке конструктивных элементов узла стыка с фитингами.The use in accordance with the claimed solution at the junction of the pressurized compartments of two structural elements connected to each other: the first, composed of the inner belt, wall, wall shelf, spherical shell and backup tape, and the second, containing the outer belt, greatly simplifies the docking process aircraft fuselage compartments. The design of the first structural element has a profile that is complex in cross section. At the same time, this solution of the pressure gauge makes it possible to make the first structural element of surfaces of simple shape in the form of cylindrical, conical and spherical elements, coaxial to the surface of the spherical shell of the pressure gauge, which minimizes labor costs for the manufacture and assembly of this structural element, for example, due to the possibility of assembling this structural element is isolated from the outer belt of the bulkhead in a simple snap in design. The design of the second structural element, the outer pressure girdle made of a shelf and a wall, has a cross-sectional profile that is simple in geometry, which greatly simplifies the manufacture of a complex spatial configuration of the outer belt flange, corresponding to the complex spatial configuration of the skin of compartments, the outer contours of which have cross-sectional shapes, different from circles, and the angles of inclination of the skin to the longitudinal axis of the fuselage vary along the contour of the joint of the skin. The specified features of the pressure frame of the proposed solution of the joint assembly not only simplify the process of assembling the pressure gauge, but also simplify the process of docking the fuselage compartments in the joint assembly as a whole, for example, due to the possibility of the initial connection of the outer pressure girdle with the skins of the mating compartments, the subsequent connection of the outer belt with the assembly of the pressurized wall with an inner belt, a spherical shell and an understudy tape and final operations on joining structural elements of the joint with fittings.
Размещение в соответствии с заявляемым решением узла стыка отсеков фюзеляжа гермошпангоута, содержащего сферическую оболочку, внутренний и наружный пояса и стенку, в месте стыка герметичного и негерметичного отсеков фюзеляжа, содержащих подкрепленные стрингерами обшивки, соединение сферической оболочки со стенкой гермошпангоута, соединение обшивок и стрингеров отсеков с гермошпангоутом с использованием фитингов позволяют совместить в одном шпангоуте функции собственно гермошпангоута, отделяющего отсек с избыточным давлением от хвостового отсека, и функции стыковочного шпангоута, являющегося силовым элементом, расположенным в месте стыка двух отсеков. Это уменьшает массу конструкции самолета при увеличении прочности узла стыка отсеков за счет исключения скачков давления. Вместе с тем, наличие в заявляемых вариантах стыковой ленты, проложенной между внутренней поверхностью обшивок отсеков, наружным поясом и фитингами, и ленты-дублера в форме кругового кольца с изогнутым профилем, выполненным с перегибом, обеспечивающим возможность соединения внутренней полки ленты-дублера со сферической оболочкой, а внешней полки с наружным поясом гермошпангоута, позволяет повысить эксплуатационную живучесть конструкции за счет уменьшения опасности появления трещин в конструктивных элементах узла стыка. Кроме того, наличие стыковой ленты и ленты дублера позволяет дополнительно снизить массу конструкции самолета за счет того, что стыковая лента и лента-дублер воспринимают и позволяют передать как нормальную силу от изгибающего момента, так и крутящий момент на обшивки отсеков.Placement in accordance with the claimed decision of the junction of the pressurized body fuselage compartments containing the spherical shell, the inner and outer belts and the wall, at the junction of the sealed and unpressurized fuselage compartments containing the sheathing reinforced by the stringers, the connection of the spherical shell to the pressurized wall, the connection of the trim panels and with a pressure gauge using fittings, it is possible to combine in one frame the functions of the pressure gauge itself, which separates the compartment with overpressure from x skeleton compartment, and functions connection frame, which is a power element located at the junction of the two compartments. This reduces the weight of the aircraft structure while increasing the strength of the junction of the compartments by eliminating pressure surges. At the same time, the presence in the claimed variants of a butt tape laid between the inner surface of the casing of the compartments, the outer belt and fittings, and the backup tape in the form of a circular ring with a curved profile made with a bend, providing the ability to connect the inner shelf of the backup tape with a spherical shell and an external shelf with an external pressure gage belt allows to increase the operational survivability of the structure by reducing the risk of cracks in the structural elements of the joint. In addition, the presence of the butt tape and the backup tape can further reduce the weight of the aircraft structure due to the fact that the butt tape and the backup tape perceive and allow to transfer both normal force from bending moment and torque to the skin of the compartments.
Кроме того, соединение фитингов, стенки наружного пояса, стенки гермошпангоута и ленты-дублера в единый пакет в соответствии с заявляемым решением узла стыка отсеков фюзеляжа может быть выполнено с использованием болтового соединения, что дополнительно снижает массу конструкции.In addition, the connection of fittings, the walls of the outer belt, the walls of the pressure bulkhead and the backup tape into a single package in accordance with the claimed solution to the junction of the fuselage compartments can be performed using a bolted connection, which further reduces the weight of the structure.
Кроме того, количество и место расположения меридиально ориентированных силовых элементов сферической оболочки могут быть выбраны соответствующими количеству и месту расположения стрингеров стыкуемых отсеков, что не только дополнительно снижает массу конструкции, но и дополнительно повышает эксплуатационную живучесть узла стыка отсеков фюзеляжа.In addition, the number and location of the meridially oriented power elements of the spherical shell can be selected corresponding to the number and location of stringers of abutting compartments, which not only further reduces the mass of the structure, but also additionally increases the operational survivability of the junction of the fuselage compartment compartments.
В качестве гермошпангоута в заявляемом узле стыка отсеков фюзеляжа самолета наиболее целесообразно использовать техническое решение гермошпангоута, рассматриваемое ниже, хотя в узле стыка отсеков могут быть использованы и гермошпангоуты иного конструктивного выполнения.It is most expedient to use the technical solution of the pressure gage, considered below, as the pressure bulkhead in the claimed node of the junction of the compartments of the fuselage of the aircraft, although the pressure gates of the other structural design can be used in the node of the junction of the compartments.
Поставленная задача заявляемым решением гермошпангоута решается следующим образом.The task as claimed by the solution of the pressure bulkhead is solved as follows.
В соответствии с заявляемым решением гермошпангоут содержит сферическую оболочку с меридиально ориентированными силовыми элементами, внутренний и наружный пояса, стенку и ленту-дублер. Вокруг стенки гермошпангоута размещена полка. В соответствии с заявляемым решением поверхность полки стенки гермошпангоута, обращенная к герметичному отсеку, выполнена в виде поверхности сферического пояса, концентричного поверхности сферической оболочки. Сферическая оболочка оперта на полку стенки гермошпангоута. Наружный пояс выполнен из полки и стенки, причем стенка наружного пояса и стенка гермошпангоута соединены внахлест друг с другом. Лента-дублер выполнена в форме кругового кольца с профилем, выполненным с перегибом, обеспечивающим возможность соединения внутренней полки ленты-дублера с полкой стенки гермошпангоута и размещения внешней полки ленты-дублера между стенкой наружного пояса и стенкой гермошпангоута. Кроме того, в заявляемом решении гермошпангоута первые концы упомянутых меридиально ориентированных силовых элементов соединены в единый пакет со сферической оболочкой, полкой стенки гермошпангоута и лентой-дублером.In accordance with the claimed solution, the pressure bulkhead contains a spherical shell with meridially oriented force elements, an inner and an outer belt, a wall and a backup tape. Around the wall of the bulkhead there is a shelf. In accordance with the claimed solution, the surface of the wall shelf of the pressurizer, facing the airtight compartment, is made in the form of the surface of a spherical belt, concentric surface of the spherical shell. The spherical shell is supported on a wall shelf of the bulkhead. The outer belt is made of a shelf and a wall, and the wall of the outer belt and the wall of the bulkhead are overlapped with each other. The backup tape is made in the form of a circular ring with a profile made with an inflection, which provides the ability to connect the inner shelf of the backup tape to the shelf of the bulkhead wall and to place the outer shelf of the backup tape between the wall of the outer belt and the wall of the bulkhead. In addition, in the claimed solution of the pressure bulkhead, the first ends of the said meridially oriented force elements are connected in a single package with a spherical shell, a wall shelf of the pressure bulkhead and a backup tape.
Как указывалось выше, выполнение гермошпангоута из соединенных друг с другом двух конструктивных элементов: первого, составленного из внутреннего пояса, стенки гермошпангоута, полки стенки гермошпангоута, сферической оболочки и ленты-дублера, и второго, содержащего наружный пояс, минимизирует как трудозатраты на изготовление и сборку первого конструктивного элемента за счет возможности сборки этого конструктивного элемента изолированно от наружного пояса гермошпангоута в простой по конструкции оснастке, так и упрощает изготовление сложной пространственной конфигурации внешней поверхности полки наружного пояса, отвечающей сложной пространственной конфигурации обшивки фюзеляжа.As mentioned above, the implementation of the pressure gauge of two structural elements connected to each other: the first, composed of the inner belt, the wall of the pressure gauge, the shelf of the wall of the pressure gauge, the spherical shell and the backup tape, and the second, containing the outer belt, minimizes both labor costs for manufacturing and assembly the first structural element due to the possibility of assembling this structural element isolated from the outer belt of the bulkhead in a simple construction tool, and simplifies the manufacture complex spatial configuration of the outer surface of the flange of the outer belt, corresponding to the complex spatial configuration of the fuselage skin.
Заявляемое решение гермошпангоута характеризуется и высокими массовыми характеристиками в сочетании с высокой эксплуатационной живучестью гермошпангоута. Снижение массы гермошпангоута достигается за счет того, что заявляемые конструктивные признаки гермошпангоута дают возможность спроектировать профиль гермошпангоута, обеспечивающий уравновешивание моментов относительно центра масс профиля от усилий, приходящих на гермошпангоут от сферической оболочки, и от сил, воздействущих на наружный пояс, стенку гермошпангоута и стенку наружного пояса. Снижению массы гермошпангоута и повышению его эксплуатационной живучести способствует и выполнение поверхности полки стенки гермошпангоута, обращенной к герметичному отсеку, в виде поверхности сферического пояса, концентричного поверхности сферической оболочки, а также соединение в единый пакет первых концов упомянутых меридиально ориентированных силовых элементов со сферической оболочкой, полкой стенки гермошпангоута и лентой-дублером.The claimed solution of the pressure gauge is characterized by high mass characteristics in combination with high operational survivability of the pressure gauge. The reduction in the weight of the pressure bulkhead is achieved due to the fact that the claimed design features of the pressure bulkhead make it possible to design the profile of the pressure bulkhead, which provides balancing of moments relative to the center of mass of the profile from the forces coming to the pressure bulkhead from the spherical shell and from the forces acting on the outer belt, the wall of the pressure bulkhead and belt. The reduction of the bulkhead mass and the increase in its operational survivability are also facilitated by the execution of the surface of the bulkhead wall shelf facing the airtight compartment, in the form of the surface of a spherical belt, the concentric surface of the spherical shell, as well as the connection of the first ends of the mentioned meridially oriented force elements with a spherical shell, a shelf pressurized wall and backup tape.
Кроме того, сферическая оболочка может быть снабжена круговым проемом в полярной области, закрытом крышкой. Крышка может быть выполнена из основания и перекрытия, последнее из которых может быть соединено со сферической оболочкой. Периферийные части основания и перекрытия крышки целесообразно разместить с зазором друг относительно друга. Вторые концы, по крайней мере, части упомянутых меридиально ориентированных силовых элементов целесообразно завести в указанный зазор и соединить с основанием и перекрытием крышки. Это усиливает жесткость полярной части сферической оболочки и снижает ее массу.In addition, the spherical shell may be provided with a circular opening in the polar region, closed by a lid. The cover can be made of a base and overlap, the last of which can be connected to a spherical shell. It is advisable to place the peripheral parts of the base and cover of the lid with a gap relative to each other. The second ends, at least part of the said meridially oriented force elements, it is advisable to bring in the specified gap and connect with the base and the overlap of the cover. This enhances the rigidity of the polar part of the spherical shell and reduces its mass.
Наиболее целесообразно использовать заявляемое техническое решение гермошпангоута в составе заявляемого в этой заявке узла стыка отсеков фюзеляжа самолета. Однако гермошпангоут, выполненный в соответствии с заявляемым решением, может быть использован и вне узла стыка отсеков самолета, то есть расположен на удалении от стыка герметичного и негерметичного отсеков фюзеляжа самолета.It is most advisable to use the claimed technical solution of the pressure bulkhead as part of the junction of the junction of the aircraft fuselage compartments claimed in this application. However, the pressure bulkhead, made in accordance with the claimed solution, can be used outside the junction of the compartments of the aircraft, that is, located at a distance from the junction of the sealed and unsealed compartments of the fuselage of the aircraft.
Техническим результатом от использования заявляемого узла стыка отсеков фюзеляжа и заявляемого гермошпангоута является возможность проектирования узла стыка отсеков фюзеляжа и гермошпангоута, которые размещаются в местах со сложной пространственной формой поверхности обшивок, отличающихся простотой сборки и уменьшенными трудозатратами при их изготовлении, в сочетании с небольшой массой и повышенной эксплуатационной живучестью.The technical result from the use of the claimed node of the junction of the fuselage compartments and the inventive pressure gage is the possibility of designing the junction of the compartments of the fuselage and pressure gang, which are located in places with a complex spatial shape of the skin surface, characterized by ease of assembly and reduced labor costs in their manufacture, combined with a small mass and increased operational survivability.
Заявляемая группа изобретений поясняется следующими материалами:The claimed group of inventions is illustrated by the following materials:
фиг.1 - схема хвостовой части фюзеляжа самолета,figure 1 - diagram of the rear of the fuselage of the aircraft,
фиг.2 - узел соединения герметичного отсека с гермошпангоутом (фрагмент общего вида),figure 2 - the connection node of the sealed compartment with the bulkhead (fragment of a General view),
фиг.3 - общий вид гермошпангоута со стороны герметичного отсека (вид А с фиг.1),figure 3 - General view of the pressure gauge from the side of the pressurized compartment (view a from figure 1),
фиг.4 - общий вид гермошпангоута со стороны негерметичного отсека (вид Б с фиг.1),figure 4 - General view of the pressure gauge from the side of the leaky compartment (view B from figure 1),
фиг.5 - продольное сечение узла стыка отсеков,5 is a longitudinal section of the junction of the compartments,
фиг.6 - сечение гермошпангоута по меридиально ориентированному силовому элементу (сечение В-В с фиг.3),6 is a cross-section of the pressure gauge along the meridially oriented force element (section BB in figure 3),
фиг.7 - общий вид крышки,Fig.7 is a General view of the cover,
фиг.8 - сечение стыка кольцевого шпангоута со сферической оболочкой (сечение Г-Г с фиг.4),Fig.8 is a section of the junction of the ring frame with a spherical shell (section GG with figure 4),
фиг.9 - укрупненный вид узла соединения сферической оболочки, меридиально ориентированного силового элемента и крышки (вид II с фиг.8),Fig.9 is an enlarged view of the junction of the spherical shell, the meridially oriented power element and the cover (view II from Fig.8),
фиг.10 - вид на крышку сбоку.figure 10 is a side view of the lid.
Заявляемый узел стыка отсеков фюзеляжа содержит герметичный 1 и негерметичный 2 отсеки, соединенные гермошпангоутом 3 (см. фиг.1). Гермошпангоут установлен в месте стыка герметичного и негерметичного отсеков. При этом герметичный 1 и негерметичный 2 отсеки самолета содержат обшивки 4 и 5 с продольными силовыми элементами - стрингерами 6 и 7 (см. фиг.2). В месте стыка герметичного и негерметичного отсеков углы наклона обшивок к продольной оси самолета могут меняться вдоль контура стыка отсеков. Например, как показано на фиг.1, угол α наклона обшивок в точке D может составлять 4-8 градуса. В диаметрально противоположной точке Е аналогичный угол β может составлять 20-30 градусов и при переходе по контуру стыка обшивок от точки D к точке Е угол наклона плавно изменяется.The inventive junction of the fuselage compartments contains a sealed 1 and non-sealed 2 compartments connected by a pressure bulkhead 3 (see figure 1). The bulkhead is installed at the junction of the sealed and unsealed compartments. At the same time, the sealed 1 and non-sealed 2 compartments of the aircraft contain
Кроме того, узел стыка отсеков содержит фитинги 8 и 9, расположенные по разные стороны гермошпангоута, и стыковую ленту 10 (см. фиг.5).In addition, the junction of the compartments contains
Гермошпангоут 3 заявляемого узла стыка образован из наружного пояса 12, внутреннего пояса 13, стенки 14, сферической оболочки 15, ленты-дублера 11 и крышки 16. Сферическая оболочка подкреплена меридиально ориентированными силовыми элементами: основными меридиально ориентированными силовыми элементами 20 и дополнительными меридиально ориентированными силовыми элементами 21 (см. фиг.3).The
В соответствии заявляемым решением узла стыка отсеков фюзеляжа (см. фиг.5) стенка 14 гермошпангоута снабжена полкой 17, размещенной вокруг стенки 14 гермошпангоута.In accordance with the claimed decision of the junction of the fuselage compartments (see Fig. 5), the
Сферическая оболочка 15 в соответствии с заявляемым решением узла стыка оперта на полку 17 стенки гермошпангоута. Соединение полки 17 стенки гермошпангоута со сферической оболочкой 15 может быть выполнено с использованием заклепочного соединения.The
Наружный пояс 12 гермошпангоута в соответствии с заявляемым решением узла стыка отсеков фюзеляжа выполнен из полки 18 и стенки 19. Форма внешнего контура наружного пояса 12 гермошпангоута 3 выполнена близкой к форме обшивок 4, 5 отсеков в месте их стыка.The
Фитинги 8, 9 в соответствии с заявляемым решением узла стыка соединены с обшивками 4, 5 и стрингерами 6, 7 стыкуемых отсеков. Соединение фитингов 8, 9 с обшивками и стрингерами отсеков может быть выполнено с использованием заклепочных соединений. Кроме того, фитинги 8, размещенные в герметичном отсеке 1, соединены со стенкой 14 гермошпангоута, а фитинги 9, размещенные в негерметичном отсеке 2, соединены со стенкой 19 наружного пояса.
В соответствии с заявляемым решением узла стыка стыковая лента 10 помещена между внутренней поверхностью обшивок 4, 5 отсеков, полкой 18 наружного пояса и фитингами 8, 9. Стыковая лента 10 проложена вокруг внешней стороны полки 19 наружного пояса гермошпангоута. Наружная часть стыковой ленты 10 сопряжена с обшивками отсеков. При этом стык обшивок 4, 5 отсеков целесообразно разместить вблизи середины профиля стыковой ленты 10, как показано на фиг.5. Стенку 19 наружного пояса 12 также целесообразно разместить вблизи середины стыковой ленты. Периферийные части внутренней поверхности стыковой ленты сопряжены с фитингами 8, 9 отсеков. Соединение стыковой ленты с указанными элементами в единый пакет может быть выполнено с использованием заклепочных соединений.In accordance with the claimed decision of the junction node, the butt tape 10 is placed between the inner surface of the
В соответствии с заявляемым решением узла стыка отсеков лента-дублер 11 гермошпангоута выполнена в форме кругового кольца с профилем, выполненным с перегибом, обеспечивающим возможность соединения внутренней полки ленты-дублера с полкой 17 стенки 14 гермошпангоута и размещения внешней полки между стенкой 19 наружного пояса и стенкой 14 гермошпангоута. Как показано на фиг.5, внутренняя полка ленты-дублера, примыкающая к внутреннему торцу кругового кольца, отогнута на угол 25…35 градусов от наружной полки кругового кольца, примыкающей к наружному торцу кругового кольца. Это обеспечивает возможность размещения внешней полки профиля ленты-дублера между стенкой 14 гермошпангоута и стенкой 19 наружного пояса. Внутренняя полка ленты-дублера при этом может быть соединена с полкой 17 стенки 14 гермошпангоута. При этом, как показано на фиг.5, одна сторона полки 17 стенки гермошпангоута соединена со сферической оболочкой 15, а другая сторона полки соединена с лентой-дублером 11.In accordance with the claimed decision of the junction node of the compartments, the
В соответствии с заявляемым решением узла стыка отсеков пакет, образованный фитингами 8 и 9, размещенными по разные стороны от гермошпангоута, стенкой 19 наружного пояса 12, стенкой 14 гермошпангоута и лентой-дублером 11, может быть скреплен посредством разъемного (болтового) соединения, стержень которого пропущен через отверстия в фитингах 8 и 9, в стенке 19 наружного пояса 12, в стенке 14 гермошпангоута и в ленте-дублере 11.In accordance with the claimed decision of the junction of the compartments, the package formed by
Наиболее целесообразно количество и место расположения меридиально ориентированных силовых элементов 20, 21 выбрать соответствующими количеству и месту расположения стрингеров 6, 7 стыкуемых отсеков, как показано на фиг.2.The most appropriate amount and location of the meridially oriented
Заявляемый гермошпангоут устроен следующим образом.The inventive pressure gauge is arranged as follows.
Гермошпангоут 3 содержит сферическую оболочку 15 с основными 20 и дополнительными 21 меридиально ориентированными силовыми элементами, внутренний 13 и наружный 12 пояса, стенку 14 и ленту-дублер 11.The
Стенка 14 гермошпангоута снабжена полкой 17, размещенной вокруг стенки гермошпангоута. В продольном сечении (см. фиг.5) полка 17 расположена под острым углом к стенке 14 с образованием со стенкой в сечении V-образного профиля. Поверхность полки 17 гермошпангоута, обращенная к герметичному отсеку 1, выполнена в виде поверхности сферического пояса, концентричного поверхности сферической оболочки. Сферическая оболочка оперта на полку стенки гермошпангоута. Выполнение полки 17 стенки гермошпангоута в форме сферического пояса, концентричного сферической оболочке, обеспечивает наиболее оптимальные условия восприятия полкой стенки гермошпангоута усилий от сферической оболочки, находящейся под действием избыточного давления в герметичном отсеке фюзеляжа.The
Наружный пояс 12 выполнен из полки и стенки, например, как показано на фиг.5, наружный пояс может быть выполнен в форме таврового профиля.The
Внутренний пояс 13 гермошпангоута может быть выполнен в виде уголкового профиля, как показано на фиг.13, и соединен со стенкой 14 гермошпангоута заклепочным соединением.The
Стенка 19 наружного пояса 12 и стенка 14 гермошпангоута соединены внахлест друг с другом.The wall 19 of the
В соответствии с заявляемым решением гермошпангоута лента-дублер 11 выполнена в форме кругового кольца с профилем, выполненным с перегибом, обеспечивающим возможность соединения внутренней полки ленты-дублера с полкой 17 стенки гермошпангоута и размещения внешней полки ленты-дублера между стенкой наружного пояса 12 и стенкой 14 гермошпангоута.In accordance with the claimed decision of the pressure frame, the
Сферическая оболочка 15 гермошпангоута 3 в заявляемых вариантах может быть выполнена из отдельных секций с образованием кругового проема в полярной области, закрытого крышкой 16. Секции сферической оболочки соединены друг с другом по боковым сторонам.The
Со стороны герметичного отсека (см. фиг.3) на сферической оболочке 15 гермошпангоута могут быть размещены меридиально ориентированные силовые элементы 20, 21: основные меридиально ориентированные силовые элементы 20 и дополнительные меридиально ориентированные силовые элементы 21. Меридиально ориентированные силовые элементы 20, 21 протянуты вдоль меридианов сферической оболочки 15. В соответствии с заявляемым решением гермошпангоута первые (периферийные) концы меридиально ориентированных силовых элементов 20, 21 целесообразно соединить в единый пакет со сферической оболочкой 15, внутренней полкой ленты-дублера 11 и полкой 17 стенки 14 гермошпангоута.From the side of the pressurized compartment (see FIG. 3), meridially oriented
В соответствии заявляемым решением гермошпангоута стык боковых сторон секций оболочки 15 гермошпангоута целесообразно усилить основными меридиально ориентированными силовыми элементами 20, протянув их вдоль меридианов сферической оболочки 15 до крышки 16 (см. фиг.7). При этом крышку 16 наиболее целесообразно выполнить из фигурного основания 22 и перекрытия 23, соединенных друг с другом боковым силовым элементом 24. Сферическую оболочку 15 наиболее предпочтительно соединить с перекрытием 23 крышки. Между внешними краями основания 22 и перекрытия 23 крышки целесообразно поместить вторые концы, по крайней мере, части меридиально ориентированных силовых элементов - основных меридиально ориентированных силовых элементов 20, скрепив их с основанием 22 и перекрытием 23 крышки, как показано на фиг.10.In accordance with the claimed decision of the pressure bulkhead, the joint of the lateral sides of the
На стороне сферической оболочки 15, обращенной к негерметичному отсеку 2 фюзеляжа, целесообразно разместить кольцевые шпангоуты 25, как показано на фиг.4. При этом упомянутые дополнительные меридиально ориентированные силовые элементы 21 целесообразно протянуть вдоль меридианов оболочки до одного из кольцевых шпангоутов 25.On the side of the
Заявляемое решение гермошпангоута может быть использовано в конструкциях самолетов, как в узлах стыков герметичного и негерметичного отсеков фюзеляжа, так и вне узлов стыка отсеков.The claimed solution of the pressure bulkhead can be used in aircraft structures, both at the joints of the joints of the sealed and unsealed fuselage compartments, and outside the joints of the compartments.
Сборка узла стыка отсеков фюзеляжа и гермошпангоута может быть осуществлена в следующей последовательности. Гермошпангоут 3 целесообразно собирать в специальной оснастке, в которую устанавливаются и фиксируются наружный пояс 19, стенка 14 и внутренний пояс 13 гермошпангоута, сектора сферической оболочки 15, кольцевые шпангоуты 25, меридиальные силовые элементы 20, 21, крышка 16, лента-дублер 11. Элементы гермошпангоута соединяются заклепочными соединениями. Далее собранный гермошпангоут в сборочной оснастке стыкуется сначала с герметичным отсеком 1, а затем с негерметичным отсеком 2. При этом гермошпангоут сначала соединяется заклепочными соединениями с обшивками отсеков и стыковой лентой. Соединение фитингов 8 с наружным поясом 19 и стенкой 14 целесообразно сначала выполнить с использованием временного крепежа. После соединения сборки герметичного отсека и гермошпангоута с негерметичным отсеком временный крепеж заменяется на окончательный.The assembly of the junction of the compartments of the fuselage and the bulkhead can be carried out in the following sequence. The
В полете сферическая оболочка 15 воспринимает избыточное давление в герметичном отсеке фюзеляжа и нагружается растягивающим усилием. Силы, воспринимаемые силовыми элементами сферической оболочки, передаются через полку стенки гермошпангоута, стенку гермошпангоута, наружный пояс и фитинги на стрингеры 6, 7 и обшивки отсеков фюзеляжа. Обшивки отсеков нагружаются растягивающим усилием. При этом возникает сжимающее усилие, которое воспринимается стенкой и внутренним поясом 13 гермошпангоута.In flight, the
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011133530/11A RU2472670C1 (en) | 2011-08-11 | 2011-08-11 | Joint between aircraft fuselage compartments and its sealed frame |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011133530/11A RU2472670C1 (en) | 2011-08-11 | 2011-08-11 | Joint between aircraft fuselage compartments and its sealed frame |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2472670C1 true RU2472670C1 (en) | 2013-01-20 |
Family
ID=48806447
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011133530/11A RU2472670C1 (en) | 2011-08-11 | 2011-08-11 | Joint between aircraft fuselage compartments and its sealed frame |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2472670C1 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU1827970C (en) * | 1989-10-03 | 1995-12-10 | Московский машиностроительный завод им.С.В.Ильюшина | Pressure bottom of pressure chamber of flying vehicle |
| US6378805B1 (en) * | 1997-11-10 | 2002-04-30 | Fischer Advanced Composite Components Ag | Pressure frame designed in particular for an aircraft |
| RU2190556C2 (en) * | 2000-08-25 | 2002-10-10 | Открытое акционерное общество Авиационный научно-технический комплекс им. А.Н.Туполева | Primary structure compartment |
| US20100243806A1 (en) * | 2009-03-31 | 2010-09-30 | Vera Villares Enrique | Aircraft pressure bulkhead assembly structure |
| US20110179626A1 (en) * | 2008-07-07 | 2011-07-28 | Frank Weber | Method for installing a dome-shaped pressure bulkhead in a rear section of an aircraft, and device for carrying out the method |
-
2011
- 2011-08-11 RU RU2011133530/11A patent/RU2472670C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU1827970C (en) * | 1989-10-03 | 1995-12-10 | Московский машиностроительный завод им.С.В.Ильюшина | Pressure bottom of pressure chamber of flying vehicle |
| US6378805B1 (en) * | 1997-11-10 | 2002-04-30 | Fischer Advanced Composite Components Ag | Pressure frame designed in particular for an aircraft |
| RU2190556C2 (en) * | 2000-08-25 | 2002-10-10 | Открытое акционерное общество Авиационный научно-технический комплекс им. А.Н.Туполева | Primary structure compartment |
| US20110179626A1 (en) * | 2008-07-07 | 2011-07-28 | Frank Weber | Method for installing a dome-shaped pressure bulkhead in a rear section of an aircraft, and device for carrying out the method |
| US20100243806A1 (en) * | 2009-03-31 | 2010-09-30 | Vera Villares Enrique | Aircraft pressure bulkhead assembly structure |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2472671C1 (en) | Joint between aircraft fuselage compartments and its sealed frame | |
| EP2813425B1 (en) | Self-balancing pressure bulkhead | |
| US10384759B2 (en) | Pressure bulkhead for an aircraft fuselage | |
| RU2482997C2 (en) | Aircraft wing-fuselage assembly component for connection of two wings and fuselage section | |
| US5899412A (en) | Aircraft pressure containment assembly module | |
| US8240607B2 (en) | Aircraft-fuselage assembly concept | |
| EP3838739B1 (en) | Compression chord for a fuselage | |
| JP6714363B2 (en) | Apparatus or method for manufacturing a structure | |
| EP2905228B1 (en) | Fuselage Airframe and Tank | |
| US20140138485A1 (en) | Modular structural assembly | |
| US20110024563A1 (en) | Pressure fuselage of an aircraft or spacecraft with pressure calotte | |
| RU2725824C1 (en) | Device for group launch of satellites and reinforced frame | |
| CA2767945A1 (en) | A shell segment for the purpose of manufacturing a fuselage cell section for a fuselage cell of an aeroplane | |
| US9896180B2 (en) | Method for manufacturing a load bearing structure and such a load bearing structure | |
| RU2761684C1 (en) | Sealed bit | |
| US20190127073A1 (en) | Primary support strut structure for an aircraft | |
| ES2807728T3 (en) | Watertight bulkhead | |
| US20140209743A1 (en) | Aircraft frame | |
| CN114802698A (en) | Joint for connecting a center wing box and a compartment in an aircraft | |
| RU2472670C1 (en) | Joint between aircraft fuselage compartments and its sealed frame | |
| EP3604119A1 (en) | Frame for fuselage shells of an aircraft and fuselage shell | |
| US8783610B2 (en) | Transverse splicing plate for creating a fuselage, and a method for connecting two, in particular wound, CFP fuselage sections | |
| RU2340516C1 (en) | Upper-stage rocket and strong ring (2 versions) | |
| RU2661631C1 (en) | Carrier rocket transfer compartment and its supporting frame | |
| RU2556268C1 (en) | Joint between aircraft centre wing section and outer wing |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD4A | Correction of name of patent owner | ||
| PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20210416 |