RU2783796C1 - Method for manufacturing hull of high-speed aircraft - Google Patents
Method for manufacturing hull of high-speed aircraft Download PDFInfo
- Publication number
- RU2783796C1 RU2783796C1 RU2021130223A RU2021130223A RU2783796C1 RU 2783796 C1 RU2783796 C1 RU 2783796C1 RU 2021130223 A RU2021130223 A RU 2021130223A RU 2021130223 A RU2021130223 A RU 2021130223A RU 2783796 C1 RU2783796 C1 RU 2783796C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- carbon
- fasteners
- assembly
- manufacturing
- screw
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 239000000789 fastener Substances 0.000 claims abstract description 37
- CREMABGTGYGIQB-UHFFFAOYSA-N carbon carbon Chemical compound C.C CREMABGTGYGIQB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 23
- 239000011203 carbon fibre reinforced carbon Substances 0.000 claims abstract description 23
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 claims abstract description 5
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N Silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 6
- 238000005475 siliconizing Methods 0.000 claims description 6
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 claims description 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 2
- 230000001590 oxidative Effects 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 210000003491 Skin Anatomy 0.000 description 1
- IUHFWCGCSVTMPG-UHFFFAOYSA-N [C].[C] Chemical group [C].[C] IUHFWCGCSVTMPG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 1
- 230000023298 conjugation with cellular fusion Effects 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 230000013011 mating Effects 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 230000021037 unidirectional conjugation Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Заявляемое техническое решение относится к области летательных аппаратов (ЛА), а именно к конструкциям составных частей корпусов высокоскоростных летательных аппаратов - наружным оболочкам или панелям аэродинамических поверхностей из композиционного материала на основе углеродной ткани и карбида кремния, а также к способам их изготовления.The claimed technical solution relates to the field of aircraft (LA), namely to the structures of the components of the hulls of high-speed aircraft - outer shells or panels of aerodynamic surfaces made of a composite material based on carbon fabric and silicon carbide, as well as to methods for their manufacture.
Известен способ (см., например, патент РФ №2058964) получения композиционного материала на основе углеродного волокна и карбида кремния, включающий изготовление и силицирование углерод-углеродной заготовки.A known method (see, for example, RF patent No. 2058964) for obtaining a composite material based on carbon fiber and silicon carbide, including the manufacture and siliconization of a carbon-carbon blank.
Известен также способ изготовления узла летательного аппарата типа крыла по патенту РФ №2385258, включающий изготовление обшивок и элементов силового набора, предусматривающее формирование их каркасов из волокнистого материала, пропитку связующим, и сборку узла со скреплением обшивок и элементов силового набора, при этом формирование каркасов ведут в матрицах с протяженными сквозными щелями с перемычками в стенках притягиванием каркасов технологическими петлями к перемычкам с последующей прошивкой их волокнами через протяженные сквозные щели матриц, после чего технологические петли срезают, извлекают каркасы из матриц с протяженными сквозными щелями, пропитывают связующим, устанавливают в формующие матрицы и выполняют полимеризацию, затем извлекают каркасы из формующих матриц, выполняют их механическую обработку и производят сборку узла со скреплением обшивок и элементов силового набора винтами.There is also known a method for manufacturing a wing-type aircraft assembly according to the patent of the Russian Federation No. in matrices with extended through slots with bridges in the walls by attracting the frames with technological loops to the jumpers, followed by flashing them with fibers through the extended through slots of the matrices, after which the technological loops are cut, the frames are removed from the matrices with extended through slots, impregnated with a binder, installed in the forming dies and polymerization is performed, then the frameworks are removed from the forming dies, they are machined and the unit is assembled with fastening of the skins and elements of the power set with screws.
Способ изготовления узла летательного аппарата типа крыла по патенту РФ №2385258 имеет следующие недостатки:The method for manufacturing a wing-type aircraft assembly according to RF patent No. 2385258 has the following disadvantages:
- не указан материал винтов, что не позволяет сделать вывод о возможном диапазоне применения такой конструкции в высокоскоростных ЛА;- the propeller material is not specified, which does not allow us to draw a conclusion about the possible range of application of such a design in high-speed aircraft;
- не представлено техническое решение, позволяющее проводить высокотемпературную обработку собранной на вышеуказанном крепеже конструкции;- no technical solution is presented that allows high-temperature processing of the structure assembled on the above fastener;
- указанный способ не описывает техническую возможность изготовления конструкций составных частей корпуса ЛА, работающих в высокоскоростных окислительных потоках при температурах 1500°С и более.- this method does not describe the technical feasibility of manufacturing structures of aircraft body components operating in high-speed oxidizing flows at temperatures of 1500°C or more.
Данный способ принят за ближайший аналог.This method is taken as the closest analogue.
Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является:The technical problem to be solved by the claimed technical solution is:
- изготовление конструкций составных частей корпуса ЛА, материал которых позволяет работать в высокоскоростных окислительных потоках при температурах 1500°С и более;- fabrication of structures of aircraft body components, the material of which makes it possible to operate in high-speed oxidizing flows at temperatures of 1500°C and more;
- повышение технологичности изготовления и сборки;- increasing manufacturability and assembly;
- повышение надежности конструкции.- increasing the reliability of the design.
Поставленная задача достигается тем, что способ изготовления составной части корпуса высокоскоростного летательного аппарата (ЛА), из композиционного материала на основе углеродной ткани и карбида кремния, заключается в изготовлении углерод-углеродных заготовок для наружной оболочки или панели аэродинамической поверхности с элементами силового набора и силицировании углерод-углеродных заготовок, при этом углерод-углеродные заготовки проходят механическую обработку, взаимную подгонку и сборку с помощью крепежных деталей, выполненных из углерод-углеродных заготовок, при этом крепежные детали образуют пары винт-гайка, головки винтов, выходящие на поверхность внешнего обвода, выполнены с выступающими частями для обеспечения сборки, включая затяжку моментом соединений винт-гайка, и с последующим срезанием выступающих частей заподлицо с внешним обводом и силицированием собранной конструкции.The task is achieved by the fact that the method of manufacturing an integral part of the body of a high-speed aircraft (LA), from a composite material based on carbon fabric and silicon carbide, consists in the manufacture of carbon-carbon blanks for the outer shell or panel of the aerodynamic surface with elements of the power set and siliconization of carbon - carbon blanks, while the carbon-carbon blanks are machined, mutually adjusted and assembled using fasteners made of carbon-carbon blanks, while the fasteners form screw-nut pairs, the screw heads facing the surface of the outer contour are made with protrusions to ensure assembly, including tightening the torque of screw-nut connections, and then cutting off the protrusions flush with the outer contour and siliconizing the assembled structure.
Во всех элементах силового набора, образующих замкнутые полости, выполнены дренажные отверстия для устранения возможности повышения давления в этих полостях при высокотемпературном нагреве в ходе силицирования, а также в ходе полета ЛА.In all elements of the power set, forming closed cavities, drainage holes are made to eliminate the possibility of pressure increase in these cavities during high-temperature heating during siliconization, as well as during the flight of the aircraft.
Контровка соединений винт-гайка обеспечивается за счет монолитизации по контактирующим поверхностям деталей в процессе высокотемпературного нагрева в ходе силицирования.The locking of the screw-nut connections is ensured by monolithization along the contact surfaces of the parts in the process of high-temperature heating during siliconizing.
Сборку производят на стапеле, при этом предварительная сборка выполняется с применением технологического крепежа, а после сборки и взаимной подгонки деталей производится демонтаж технологического крепежа в последовательности, обеспечивающей технологичность сборки, с заменой этого крепежа на углерод-углеродный крепеж.The assembly is carried out on a slipway, while the preliminary assembly is carried out using technological fasteners, and after assembly and mutual adjustment of the parts, the technological fasteners are dismantled in a sequence that ensures the manufacturability of the assembly, with the replacement of these fasteners with carbon-carbon fasteners.
Технологический крепеж выбран меньшего диаметра, чем углерод-углеродный крепеж и соответствующие отверстия под технологический крепеж выполнены меньшего диаметра, а в ходе сборки технологический крепеж последовательно удаляется и производится рассверловка отверстий под углерод-углеродный крепеж с возможным смещением от оси первоначального отверстия в пределах разности диаметров двух отверстий и с последующей установкой углерод-углеродного крепежа.Technological fasteners are selected with a smaller diameter than carbon-carbon fasteners and the corresponding holes for technological fasteners are made of a smaller diameter, and during assembly, technological fasteners are sequentially removed and holes for carbon-carbon fasteners are drilled with a possible displacement from the axis of the original hole within the difference between the diameters of two holes and followed by the installation of carbon-carbon fasteners.
Предложенное техническое решение поясняется чертежами.The proposed technical solution is illustrated by drawings.
На фиг. 1 дан вид на составную часть корпуса, где показаны оболочка 1, набор шпангоутов 2 и крепление шпангоутов к оболочке гайками 3 и винтами 4, у которых после затяжки моментом срезана выступающая часть. Позицией 5 показан винт с выступающей частью для обеспечения сборки и затяжки моментом, после чего выступающую часть срезают.In FIG. 1 is a view of the component part of the hull, which shows the
На фиг. 2 дан разрез А-А по одному из шпангоутов 2, где показано крепление этого шпангоута к оболочке 1 по замкнутому периметру гайками 3 и винтами 4, выступающие части которых уже срезаны.In FIG. 2 shows a section A-A along one of the
На фиг. 3 дан вид по выноске Б, где в увеличенном масштабе показано крепление шпангоута 2 к оболочке 1 гайкой 3 и винтом 4, у которого срезана выступающая часть.In FIG. Figure 3 shows a view from callout B, which shows on an enlarged scale the fastening of the
На фиг. 4 дан вид по выноске В, где показано крепление шпангоута 2 к оболочке 1 гайкой 3 и винтом 5, у которого выступающая часть еще не срезана.In FIG. Figure 4 shows a view along the callout B, which shows the fastening of the
Способ сборки заключается в следующем.The assembly method is as follows.
Углерод-углеродные заготовки деталей составной части корпуса, включая углерод-углеродные заготовки крепежных деталей проходят механическую обработку для вовлечения в сборку.The carbon-carbon blanks of the hull component parts, including the carbon-carbon blanks of the fasteners, are machined to be included in the assembly.
Сборка происходит в стапеле, где производится взаимная подгонка деталей с использованием дополнительной механической обработки, а после этого углерод-углеродные детали собираются с применением технологического крепежа в виде металлических винтов и гаек с резьбой меньшего диаметра. Предварительная сборка в стапеле составной части корпуса на металлическом крепеже позволяет обеспечить взаимную подгонку деталей, повысить производительность и технологичность сборки. Кроме того, использование крепежа меньшего диаметра позволяет, при необходимости, окончательные отверстия под углерод-углеродный крепеж выполнять со смещением в пределах разности диаметров предварительного и окончательного отверстия, чтобы обеспечить необходимую соосность пакета отверстий в сопрягаемых деталях.The assembly takes place in a slipway, where the parts are mutually adjusted using additional machining, and after that the carbon-carbon parts are assembled using technological fasteners in the form of metal screws and nuts with a smaller diameter thread. Preliminary assembly in a jig of a component part of the body on a metal fastener allows for mutual adjustment of parts, increasing productivity and manufacturability of the assembly. In addition, the use of fasteners of a smaller diameter allows, if necessary, the final holes for carbon-carbon fasteners to be offset within the difference between the diameters of the preliminary and final holes in order to ensure the necessary alignment of the hole package in the mating parts.
В ходе сборки во всех элементах силового набора, образующих замкнутые полости, выполняются дренажные отверстия для устранения возможности повышения давления в этих полостях при высокотемпературном нагреве в ходе силицирования, а также в ходе полета ЛА. Таким образом устраняется дополнительная нагрузка на силовые элементы составной части корпуса, и, тем самым, повышается надежность конструкции.During assembly, drainage holes are made in all elements of the power set that form closed cavities to eliminate the possibility of pressure increase in these cavities during high-temperature heating during siliconization, as well as during the flight of the aircraft. Thus, additional load on the power elements of the housing component is eliminated, and, thereby, the reliability of the structure is increased.
После завершения предварительной сборки технологический крепеж заменяют на углерод-углеродный в последовательности, обеспечивающей сохранение точности и качества сборки. После затяжки моментом соединений винт-гайка, головки винтов, выступающие за внешний обвод срезаются заподлицо с внешним обводом.Once the pre-assembly is completed, the process fasteners are replaced with carbon-carbon fasteners in a sequence that maintains the accuracy and quality of the assembly. After tightening the screw-nut connections with a torque, the screw heads protruding beyond the outer contour are cut flush with the outer contour.
Окончательно собранная составная часть корпуса проходит силицирование. Контровка соединений винт-гайка обеспечивается за счет монолитизации по контактирующим поверхностям деталей в процессе высокотемпературного нагрева в ходе силицирования.The final assembled part of the hull is siliconized. The locking of the screw-nut connections is ensured by monolithization along the contact surfaces of the parts in the process of high-temperature heating during siliconizing.
Предложенный способ прошел отработку в условиях производства, а изготовленные по этому способу составные части корпуса успешно прошли лабораторно-стендовые и летно-конструкторские испытания в составе ЛА.The proposed method has been tested under production conditions, and the hull components manufactured by this method have successfully passed laboratory bench and flight design tests as part of an aircraft.
Использование предлагаемого технического решения позволит:The use of the proposed technical solution will allow:
- изготавливать конструкции составных частей корпуса ЛА, работающие в высокоскоростных окислительных потоках при температурах 1500°С и более;- to manufacture structures of aircraft body components operating in high-speed oxidizing flows at temperatures of 1500°C or more;
- повысить технологичность изготовления и сборки;- improve manufacturability and assembly;
- повысить надежность конструкции.- increase the reliability of the design.
Claims (5)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2783796C1 true RU2783796C1 (en) | 2022-11-17 |
Family
ID=
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2385258C1 (en) * | 2008-10-14 | 2010-03-27 | Федеральное Государственное Унитарное предприятие "Уральский научно-исследовательский институт композиционных материалов" | Method to produce wing-type aircraft |
US20100119299A1 (en) * | 2007-05-29 | 2010-05-13 | Sgl Carbon Se | Composite fastener for ceramic components |
RU2510386C1 (en) * | 2012-09-13 | 2014-03-27 | Вячеслав Максимович Бушуев | Method of making articles from composite material |
RU2624707C1 (en) * | 2016-06-28 | 2017-07-05 | Акционерное общество "Уральский научно-исследовательский институт композиционных материалов" | Method of producing sealed products from composite materials |
RU2704900C2 (en) * | 2015-07-17 | 2019-10-31 | Сафран Эркрафт Энджинз | Mounting assembly formed by means of mechanical connection, including at least one part made of composite material |
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20100119299A1 (en) * | 2007-05-29 | 2010-05-13 | Sgl Carbon Se | Composite fastener for ceramic components |
RU2385258C1 (en) * | 2008-10-14 | 2010-03-27 | Федеральное Государственное Унитарное предприятие "Уральский научно-исследовательский институт композиционных материалов" | Method to produce wing-type aircraft |
RU2510386C1 (en) * | 2012-09-13 | 2014-03-27 | Вячеслав Максимович Бушуев | Method of making articles from composite material |
RU2704900C2 (en) * | 2015-07-17 | 2019-10-31 | Сафран Эркрафт Энджинз | Mounting assembly formed by means of mechanical connection, including at least one part made of composite material |
RU2624707C1 (en) * | 2016-06-28 | 2017-07-05 | Акционерное общество "Уральский научно-исследовательский институт композиционных материалов" | Method of producing sealed products from composite materials |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE68907881T2 (en) | Manufacturing or repair process for an integrated blade rotor assembly. | |
DE69102600T2 (en) | Diffusion welding repair technology. | |
DE60123860T2 (en) | Manufacturing method for the rotor of a turbocharger | |
DE3535197C2 (en) | ||
US10119547B2 (en) | Housing device for a compressor stage of a compressor device that is embodied with multiple stages and method for manufacturing a housing device | |
EP1216785A2 (en) | Method for the rapid manufacturing of hollow components of turbomachines for the development of the fabrication | |
JP2010535986A (en) | Riveting screw 鋲 that temporarily fixes the boring rod to the element to be assembled and its use | |
RU2783796C1 (en) | Method for manufacturing hull of high-speed aircraft | |
EP2738470A1 (en) | Shingle attachment assembly of a gas turbine combustion chamber | |
DE112016006189B4 (en) | Removal method of a turbine blade, removal device for carrying out the method and rotor set with the removal device | |
WO2010000238A1 (en) | Process for producing gas turbine blades or vanes | |
Abdullah et al. | Bearing strength and progressive failure analysis of the punched hole of CFRP under tensile loading | |
EP3181918A1 (en) | Mounting assembly | |
WO2007095902A1 (en) | Method for producing and repairing an integrally bladed rotor | |
EP0086505B1 (en) | Method for preventing enlargement of the bore of the hub of an element of a turbo machine due to plastic deformation during the centrifugation test | |
EP3147069A1 (en) | Method for producing a hybrid rotor blade of a thermal fluid flow engine using built-up welding | |
DE112015006449T5 (en) | Method for producing a metal element | |
DE102011055942A1 (en) | Steam turbine singlet connection for nozzles of a limit stage with pinned or bolted inner ring | |
EP2601010B1 (en) | Production of blades of a turbomachine from cold-formed base material | |
DE102010020368B4 (en) | Method and tool for equipping a fuselage shell with a window frame | |
EP2229258A1 (en) | Method for producing integrally blade-mounted rotors | |
CN109622712B (en) | Thrust chamber forming method for rocket engine | |
RU2635304C1 (en) | Aircraft load-bearing structures bolted-type connections installation method | |
Batista et al. | Mechanical joining of composites: drilling related aspects | |
DE102010012779B3 (en) | Method for manufacturing and/or repairing of e.g. blisk for aircraft engine, involves producing joint connection between hub element and rotor blade, where connection comprises joining zone with smaller cross-section thickness |