RU2552158C1

RU2552158C1 - Assembly for attachment of cowling to aircraft airframe

Info

Publication number: RU2552158C1
Application number: RU2014111408/08A
Authority: RU
Inventors: Владимир Александрович Рогов; Анна Владимировна Рогова; Татьяна Владимировна Никифорова
Priority date: 2014-03-26
Filing date: 2014-03-26
Publication date: 2015-06-10

Abstract

FIELD: aircraft engineering.

SUBSTANCE: proposed assembly comprises metal frame connected with ceramic cowling by the ply of resilient thermosetting resin. Frame circumference has circular groove filled with said resin at centre of which crossed through slots are made at 45 degrees to the frame lengthwise axis. Through bores are made at edges and at centre of crossing of grooves. Frame part facing said cowling has temperature compensators composed by extra axial through groves with bores to make collet lugs to contact by their outer surface with cowling inner surface. Crossed slots and temperature compensators are arranged to alternate regularly.

EFFECT: higher reliability of attachment.

1 dwg

Description

Изобретение относится к области авиационной и ракетной техники и может быть использовано при креплении антенных обтекателей скоростных ракет различных классов.The invention relates to the field of aviation and rocket technology and can be used for fastening antenna fairings for high-speed rockets of various classes.

Известен узел крепления керамического обтекателя с металлическим корпусом летательного аппарата (Б.А. Пригода, B.C. Кокунько. Обтекатели антенн летательных аппаратов. - 1970 г., с.141). Узел состоит из соединительного кольца, охватывающего снаружи основание керамического обтекателя. Соединительное кольцо выполнено путем намотки, и при нагреве оно расширяется, что ведет к образованию зазора между кольцом и обтекателем и дальнейшему разрушению соединения.Known mount the ceramic cowl with a metal body of the aircraft (B.A. Prigoda, B.C. Kokunko. Aircraft antenna fairings. - 1970, p. 141). The assembly consists of a connecting ring, covering the outside of the base of the ceramic fairing. The connecting ring is made by winding, and when heated, it expands, which leads to the formation of a gap between the ring and the fairing and further destruction of the connection.

Известен узел крепления керамического обтекателя с металлическим корпусом летательного аппарата (Патент РФ №2189673, МПК 7 Н01Q 1/42, 2001 г.). В металлическом шпангоуте равномерно по окружности выполнены продольные несквозные пазы, и он соединен с керамическим обтекателем слоем эластичного термостойкого клея. Конструкция работоспособна только до температуры 200°С. Положение обтекателя по отношению к шпангоуту пространственно точно не определено, поскольку базирование осуществляется по слою клея, который может менять свою толщину, слой может быть неодинаковым по окружности. В результате продольная ось обтекателя может не совпадать с продольной осью шпангоута и летательного аппарата в целом. В процессе эксплуатации под действием сопротивления внешней среды и вибраций возможен срыв обтекателя, особенно на больших скоростях полета.Known mount the ceramic fairing with a metal body of the aircraft (RF Patent No. 2189673, IPC 7 H01Q 1/42, 2001). In the metal frame, longitudinal non-through grooves are uniformly made around the circumference, and it is connected to the ceramic fairing with a layer of elastic heat-resistant adhesive. The design is operational only up to a temperature of 200 ° C. The position of the fairing in relation to the frame is not spatially precisely determined, since the basing is carried out by a layer of glue, which can change its thickness, the layer may be uneven around the circumference. As a result, the longitudinal axis of the fairing may not coincide with the longitudinal axis of the frame and the aircraft as a whole. During operation, under the influence of environmental resistance and vibrations, the fairing can breakdown, especially at high flight speeds.

Наиболее близким аналогом является узел крепления керамического обтекателя с металлическим корпусом летательного аппарата (Патент РФ №2258283, МПК 7 Н01Q 1/42, 2004 г.). Узел содержит металлический шпангоут, в котором равномерно по окружности выполнены сквозные продольные пазы, размещенные по центру склейки, который соединен с керамическим обтекателем по сопрягаемым коническим поверхностям слоем эластичного термостойкого клея. Обтекатель базируется на шпангоуте только через слой клея и не имеет жесткого контакта. В зависимости от толщины клея и равномерности его нанесения обтекатель может занимать то или иное положение относительно продольной оси шпангоута, а следовательно, и всего летательного аппарата в целом. Погрешность базирования может быть существенной. Разогрев клеевого соединения происходит сначала в месте контакта оболочки и шпангоута, в то время как в пазах клей остается еще холодным и его выдавливание сквозь пазы невозможно. Кроме того, в процессе эксплуатации под действием вибраций и набегающего воздушного потока возникают осевые и крутильные колебания, которые приводят к сдвигу, а возможно, и к срезу клеевого соединения. Обтекатель может сместиться относительно продольной оси летательного аппарата. При высоких скоростях полета это приводит к срыву обтекателя или его разрушению. Таким образом, соединение ненадежно и не может быть использовано в высокоскоростных летательных аппаратах.The closest analogue is the mount of the ceramic fairing with the metal body of the aircraft (RF Patent No. 2258283, IPC 7 H01Q 1/42, 2004). The assembly contains a metal frame, in which uniform longitudinal grooves are made evenly around the circumference, placed at the center of the gluing, which is connected to the ceramic fairing along the mating conical surfaces by a layer of flexible heat-resistant adhesive. The fairing is based on the frame only through a layer of glue and does not have a hard contact. Depending on the thickness of the glue and the uniformity of its application, the fairing may occupy one or another position relative to the longitudinal axis of the frame, and therefore the entire aircraft. Base error may be significant. The heating of the adhesive joint occurs first at the point of contact between the shell and the frame, while in the grooves the adhesive remains cold and it cannot be squeezed out through the grooves. In addition, during operation, under the influence of vibrations and the incoming air flow, axial and torsional vibrations occur, which lead to a shift, and possibly to a cut of the adhesive joint. The fairing may shift relative to the longitudinal axis of the aircraft. At high flight speeds, this leads to a breakdown of the fairing or its destruction. Thus, the connection is unreliable and cannot be used in high-speed aircraft.

Техническим результатом изобретения является повышение надежности узла крепления обтекателя с корпусом летательного аппарата за счет более точного базирования (центрирования) антенного обтекателя на шпангоуте.The technical result of the invention is to increase the reliability of the mount of the fairing with the body of the aircraft due to more accurate basing (centering) of the antenna fairing on the frame.

Технический результат достигается тем, что узел крепления обтекателя с корпусом летательного аппарата, содержащий металлический шпангоут, соединенный с керамическим обтекателем слоем эластичного термостойкого клея, по окружности шпангоут имеет кольцевую проточку, заполненную эластичным термостойким клеем, по центру которой выполнены крестообразные сквозные пазы под углом 45° к продольной оси шпангоута, по краям и в центре пересечения пазов имеются сквозные отверстия, при этом в части шпангоута, обращенной в сторону обтекателя, выполнены компенсаторы теплового расширения в виде осевых сквозных дополнительных пазов с отверстиями, с образованием цанговых лепестков, непосредственно контактирующих своей наружной поверхностью с внутренней поверхностью обтекателя, причем крестообразные пазы и компенсаторы теплового расширения размещены поочередно и равномерно по окружности шпангоута.The technical result is achieved by the fact that the mount of the fairing with the body of the aircraft containing a metal frame connected to the ceramic fairing by a layer of elastic heat-resistant adhesive, the circumference of the frame has an annular groove filled with elastic heat-resistant adhesive, in the center of which cross-shaped through grooves are made at an angle of 45 ° to the longitudinal axis of the frame, there are through holes at the edges and in the center of the intersection of the grooves, while in the part of the frame facing the cowling, compensators of thermal expansion are provided in the form of axial through additional grooves with holes, with the formation of collet petals directly contacting their outer surface with the inner surface of the fairing, and the cross-shaped grooves and expansion joints of thermal expansion are placed alternately and uniformly around the circumference of the frame.

Технический результат достигается за счет того, что при сборке обтекателя его базирование и центрирование осуществляется непосредственно на упругие цанговые лепестки шпангоута, что гарантированно обеспечивает соосность сборки, т.е. продольная ось обтекателя совпадает с продольной осью шпангоута и всего летательного аппарата в целом. В процессе полета при нагреве клей может выдавливаться в центральные и боковые сквозные отверстия крестообразных сквозных пазов, не распирая при этом обтекатель. При этом цанговые лепестки шпангоута могут упруго деформироваться, сохраняя центровку обтекателя. В результате чего надежность соединения остается неизменно высокой.The technical result is achieved due to the fact that when assembling the fairing, its basing and centering is carried out directly on the elastic collet petals of the frame, which is guaranteed to ensure alignment of the assembly, i.e. the longitudinal axis of the fairing coincides with the longitudinal axis of the frame and the entire aircraft as a whole. During the flight, when heated, the adhesive can be squeezed out into the central and lateral through holes of the cross-shaped through grooves without bursting the fairing. In this case, the collet petals of the frame can be elastically deformed, while maintaining the alignment of the fairing. As a result, the reliability of the connection remains consistently high.

На рис.1 показан общий вид узла крепления обтекателя.Figure 1 shows a general view of the fairing mount.

Узел крепления содержит металлический шпангоут 1, который известными способами крепится к корпусу летательного аппарата 2. Шпангоут 1 соединен с керамическим обтекателем 3 по сопрягаемым поверхностям. По окружности шпангоута 1 выполнена кольцевая проточка 4, заполненная эластичным термостойким клеем 5, по центру которой выполнены крестообразные сквозные пазы 6, под углом 45° к продольной оси шпангоута, по краям и в центре пересечения крестообразных пазов 6 имеются сквозные отверстия 7. В части шпангоута 1, обращенного в сторону обтекателя 3 выполнены компенсаторы теплового расширения 8 в виде осевых сквозных дополнительных пазов 9 с отверстиями 10 с образованием цанговых лепестков 11, непосредственно контактирующих своей наружной поверхностью с внутренней поверхностью обтекателя 3. Крестообразные пазы 6 и компенсаторы теплового расширения размещены поочередно и равномерно по окружности шпангоута 1, причем расстояние между двумя соседними крестообразными пазами составляет не более 2-3 размеров ширины дополнительного паза 9. Диаметр отверстий 7 в центре пересечения пазов 6 по меньшей мере больше в два раза чем по краям.The mounting unit contains a metal frame 1, which by known methods is attached to the body of the aircraft 2. The frame 1 is connected to the ceramic fairing 3 on the mating surfaces. Around the circumference of the frame 1, an annular groove 4 is made, filled with an elastic heat-resistant adhesive 5, in the center of which cross-shaped through grooves 6 are made, at an angle of 45 ° to the longitudinal axis of the frame, there are through holes at the edges and at the center of intersection of the cross-shaped grooves 7. In the part of the frame 1, facing the cowl 3, expansion joints for thermal expansion 8 are made in the form of axial through additional grooves 9 with holes 10 to form collet petals 11 that directly contact their outer surface view with the inner surface of the fairing 3. The cross-shaped grooves 6 and expansion joints of the thermal expansion are placed alternately and uniformly around the circumference of the frame 1, and the distance between two adjacent cross-shaped grooves is not more than 2-3 sizes of the width of the additional groove 9. The diameter of the holes 7 in the center of the intersection of the grooves 6 at least twice as much as around the edges.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

При сборке в кольцевую проточку 4 в крестообразные пазы 6 и на торцевую рабочую поверхность шпангоута 1 равномерно наносят слой эластичного термостойкого клея 5. На шпангоут 1 надевают обтекатель 3. Торец шпангоута 1, обращенный в сторону обтекателя 3, представляет собой пружинящую разжимную втулку с цанговыми лепестками 11, которые устанавливаются с небольшим натягом, и деформируясь непосредственно контактируют с внутренней поверхностью обтекателя 3, центрируя его. При этом продольная ось обтекателя 3 и шпангоута 1 совпадают. В процессе полета происходит нагрев обтекателя 3 и шпангоута 1. Из-за разности радиальных и осевых деформаций эластичный термостойкий клей 5 изменяет свою вязкость и его излишки выдавливаются через пазы 6 и в отверстия 7. Поскольку в процессе полета обтекатель испытывает высокочастотные крутильные колебания, направленные по касательной под углом ±45° к его продольной оси, то термостойкий клей 5 свободно перемещается вдоль крестообразных сквозных пазов 6, которые ориентированы именно под такими же углами. Центральные отверстия 7 больше по размерам, поскольку в них при неблагоприятных условиях может перемещаться клей 5 сразу из четырех пазов 6. Компенсаторы теплового расширения 8 при изменении температуры не допускают коробления цанговых лепестков 11 за счет изменения ширины дополнительных пазов 9. Цанговые лепестки 11 сохраняют свою работоспособность и подпружинивают обтекатель 3, сохраняя его соосность по отношению к шпангоуту 1 и летательному аппарату в целом, что исключает срыв и разрушение обтекателя 3, обеспечивая высокую надежность соединения. Расстояние между двумя соседними крестообразными пазами 6 составляет не более 2-3 размеров ширины дополнительного паза 9, что не приводит к увеличению сил радиального распора и зависит от температуры нагрева соединения и консистенции клея.When assembling into an annular groove 4, a layer of elastic heat-resistant adhesive 5 is uniformly applied to the cross grooves 6 and to the end working surface of the frame 1. The cowl 3 is put on the frame 1. The butt of the frame 1 facing the cowl 3 is a spring expanding sleeve with collet petals 11, which are installed with a slight interference fit, and deforming directly contact the inner surface of the fairing 3, centering it. In this case, the longitudinal axis of the fairing 3 and the frame 1 match. During the flight, the fairing 3 and the frame 1 are heated. Due to the difference in radial and axial deformations, the elastic heat-resistant adhesive 5 changes its viscosity and its excess is squeezed out through the grooves 6 and into the openings 7. Since the fairing experiences high-frequency torsional vibrations during flight tangent at an angle of ± 45 ° to its longitudinal axis, the heat-resistant adhesive 5 moves freely along the cross-shaped through grooves 6, which are oriented exactly at the same angles. The central holes 7 are larger in size, because under adverse conditions glue 5 can move directly from four grooves 6. Compensators of thermal expansion 8 do not warp collet petals 11 by changing the width of the additional grooves 9 when the temperature changes. Collet petals 11 remain functional and spring fairing 3, while maintaining its alignment with respect to the frame 1 and the aircraft as a whole, which eliminates the breakdown and destruction of the fairing 3, providing high reliability soy dignia. The distance between two adjacent cruciform grooves 6 is not more than 2-3 sizes of the width of the additional groove 9, which does not increase the radial expansion forces and depends on the heating temperature of the joint and the consistency of the glue.

Claims

A fastening assembly for a fairing with an aircraft body containing a metal frame connected to the ceramic fairing with a layer of elastic heat-resistant adhesive, characterized in that an annular groove is made along the circumference of the frame, filled with elastic heat-resistant adhesive, in the center of which cross-shaped through grooves are made at an angle of 45 ° to the longitudinal the axis of the frame, there are through holes at the edges and in the center of the intersection of the grooves, while in the part of the frame facing the fairing, a compensator is made thermal expansion in the form of axial through-holes with additional grooves to form petals collet directly contacting its outer surface with the inner surface of the fairing, wherein the cruciform slots and expansion joints are arranged alternately and uniformly over the circumference of the frame.