RU2798888C1 - Helicopter cockpit light - Google Patents

Helicopter cockpit light Download PDF

Info

Publication number
RU2798888C1
RU2798888C1 RU2023104064A RU2023104064A RU2798888C1 RU 2798888 C1 RU2798888 C1 RU 2798888C1 RU 2023104064 A RU2023104064 A RU 2023104064A RU 2023104064 A RU2023104064 A RU 2023104064A RU 2798888 C1 RU2798888 C1 RU 2798888C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cockpit
frame
openings
canopy
helicopter
Prior art date
Application number
RU2023104064A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Максим Алексеевич Власов
Александр Иванович Нестеров
Денис Владимирович Калинин
Олег Владимирович Зайцев
Анна Михайловна Талалаева
Александр Сергеевич Данилов
Сергей Владиславович Каюмов
Original Assignee
Акционерное общество "Национальный центр вертолетостроения им. М.Л. Миля и Н.И. Камова" (АО "НЦВ Миль и Камов")
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Национальный центр вертолетостроения им. М.Л. Миля и Н.И. Камова" (АО "НЦВ Миль и Камов") filed Critical Акционерное общество "Национальный центр вертолетостроения им. М.Л. Миля и Н.И. Камова" (АО "НЦВ Миль и Камов")
Application granted granted Critical
Publication of RU2798888C1 publication Critical patent/RU2798888C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: aircraft engineering.
SUBSTANCE: invention can be used in the manufacture of aircrafts, such as helicopters. The helicopter cockpit canopy contains a frame (1) made of polymer composite materials. In the front part of the frame (1) there are two central openings (2) separated by a central binding (3), on the right and left side there are openings (4), separated from the central openings (2) by means of side posts (5). A hatch opening (6) is located on the roof frame (1), two stiffening ribs (10, 11), one transverse power beam (7) and two longitudinal power beams (8, 9) are integrated into the upper part of the frame (1). The power transverse beam (7) is located above the central openings (2) and above the side openings (4), and two stiffening ribs (10, 11) are located perpendicular to the longitudinal beams (8, 9). The frame (1) is equipped with embedded elements (13), and air ducts (14) with holes (15) made in them are installed under the central openings (2) and along the side posts (5).
EFFECT: reduced weight of the structure, reduced number and range of incoming parts, increased strength and rigidity of the cockpit canopy design.
7 cl, 17 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к области авиастроения и может быть использовано при производстве летательных аппаратов, к примеру, вертолетов.The invention relates to the field of aircraft engineering and can be used in the manufacture of aircraft, for example, helicopters.

Известна система аварийной защиты, установленная в верхней части пассажирской кабины вертолета (патент RU 2229420, В64С 27/04, публ. 27.05.2004), которая включает в себя шесть стоек, расположенных по бортам фюзеляжа и жестко прикрепленных к его каркасу. На верхние концы стоек надета амортизирующая сетка в виде продольных и поперечных жгутов с петлями на концах. На верхней поверхности сетки закреплен верхний лист, на нижней - два нижних слоеных листа. Жгуты сетки и верхний лист выполнены из эластичного материала, один слой нижнего листа выполнен из эластичного губчатого материала, например, резины, а второй слой выполнен утолщенным, например, из поролона. Под воздействием силы тяжести листы одновременно прогибаются, имеет место нелинейная деформация, которая надежно амортизирует (гасит) силу удара предметов, воздействующих на сетку.Known emergency protection system installed in the upper part of the passenger cabin of the helicopter (patent RU 2229420, B64C 27/04, publ. 05/27/2004), which includes six racks located on the sides of the fuselage and rigidly attached to its frame. A shock-absorbing mesh in the form of longitudinal and transverse bundles with loops at the ends is put on the upper ends of the racks. The upper sheet is fixed on the upper surface of the mesh, and two lower puff sheets are fixed on the lower surface. The mesh tows and the top sheet are made of elastic material, one layer of the bottom sheet is made of elastic spongy material, for example, rubber, and the second layer is made thickened, for example, foam rubber. Under the influence of gravity, the sheets sag at the same time, a non-linear deformation takes place, which reliably absorbs (quenches) the impact force of objects acting on the mesh.

Недостатком данного технического решения является большой вес защитных амортизирующих листов и элементов их крепления.The disadvantage of this technical solution is the large weight of the protective shock-absorbing sheets and their fastening elements.

Известна ударопрочная конструкция обшивки кабины экипажа летательного аппарата, устойчивая к ударам птиц (патент CN 204250348, В64С 1/12, публ. 08.04.2015), которая состоит из обшивки и соединенной с обшивкой балки, при этом обшивка склепана с обшивкой посредством отбортовки, а шаг клепки заклепок составляет 30 мм. За счет увеличения расстояния между заклепками, соединенными с обшивкой, обшивка выдерживает попадание птицы, но не вызывает проникающих повреждений.Known impact-resistant design of the skin of the cockpit of the aircraft crew, resistant to bird strikes (patent CN 204250348, B64C 1/12, publ. 04/08/2015), which consists of a skin and a beam connected to the skin, while the skin is riveted with the skin by means of flanging, and the riveting pitch of the rivets is 30 mm. By increasing the distance between the rivets connected to the skin, the skin can withstand bird ingestion without causing penetrating damage.

Недостатком данного технического решения является возможность деформации кабины пилота в случае столкновения с летящей птицей.The disadvantage of this technical solution is the possibility of deformation of the cockpit in the event of a collision with a flying bird.

Известно устройство и система поглощения энергии для конструкций передней части фюзеляжа (патент US 2008265095, В29С 37/00, публ. 30.10.2008), которое включает ударный элемент из пластически деформируемого материала заданной конфигурации, так называемый "птичий пояс", расположенный вместе с конструкцией в области передней кромки для поглощения энергии. Структура может иметь один или несколько листовых элементов, таких как одиночный лист или внутренний и внешний листы с сердцевиной, расположенной между ними.A device and energy absorption system for structures of the front part of the fuselage is known (patent US 2008265095, B29C 37/00, publ. 10/30/2008), which includes an impact element made of a plastically deformable material of a given configuration, the so-called "bird belt", located together with the structure in the leading edge area to absorb energy. The structure may have one or more sheet elements, such as a single sheet or inner and outer sheets with a core located between them.

Известна конструкция фюзеляжа летательного аппарата (патент CN 113955071, В64С 1/12, В64С 2001/0072, публ. 21.01.2022), наиболее близкая к заявляемому техническому решению. Фюзеляж содержит обшивку, обшивка содержит корпус, множество усиливающих деталей, односторонние ремни из углеродного волокна, многослойные слои вспененного материала и слой ткани из углеродного волокна; корпус содержит первый композитный материал, образованный путем соединения слоя стекловолокна, слоя молниезащиты из углеродного волокна с алюминиевой проволокой и слоя углеродного волокна; усиливающие детали расположены на вертикальном киле фюзеляжа, хвостовой части фюзеляжа, стойке крышки двери кабины и стыке фюзеляжа и среднего крыла самолета соответственно и содержат несколько слоев углеродных волокон. Обшивка фюзеляжа полностью изготовлена из высокопрочного ламинированного углеродного волокна, используется анизотропный материал, характерный для композитного материала. Материал слоя обшивки фюзеляжа разработан с необходимыми прочностными и жесткостными характеристиками, при этом вес конструкции фюзеляжа уменьшается. Самолет снабжен тремя воздухозаборниками и четырьмя воздуховыпускными отверстиями. Воздушный поток, поступающий из воздухозаборников на левой и правой сторонах внешней стенки фюзеляжа в задней части противопожарной перегородки, проходит через фильтры, шланги и переходники и, наконец, поступает в кабину через вентиляционные отверстия по обеим сторонам приборной панели; осуществляется подача наружного воздуха в кабину и охлаждение панели приборов.Known design of the fuselage of the aircraft (patent CN 113955071, B64C 1/12, B64C 2001/0072, publ. 21.01.2022), the closest to the claimed technical solution. The fuselage contains a skin, the skin contains a body, a plurality of reinforcing parts, one-sided carbon fiber belts, multilayer foam layers and a layer of carbon fiber fabric; the housing comprises a first composite material formed by joining a glass fiber layer, a carbon fiber lightning protection layer with aluminum wire, and a carbon fiber layer; the reinforcing parts are located on the vertical keel of the fuselage, the tail section of the fuselage, the pillar of the cabin door cover and the junction of the fuselage and the middle wing of the aircraft, respectively, and contain several layers of carbon fibers. The fuselage skin is entirely made of high-strength laminated carbon fiber, using an anisotropic material characteristic of a composite material. The material of the fuselage skin layer is designed with the necessary strength and stiffness characteristics, while the weight of the fuselage structure is reduced. The aircraft is equipped with three air intakes and four air outlets. The air flow coming from the air intakes on the left and right sides of the outer fuselage wall at the rear of the fire wall passes through filters, hoses and adapters and finally enters the cockpit through the vents on both sides of the instrument panel; outside air is supplied to the cab and the instrument panel is cooled.

Недостатком прототипа является низкая защищенность экипажа при ударе фюзеляжа о землю в аварийной ситуации.The disadvantage of the prototype is the low security of the crew when the fuselage hits the ground in an emergency.

Техническая проблема, решение которой обеспечивается настоящим изобретением, заключается в создании фонаря кабины экипажа уменьшенной массы, выполненной в виде трехслойной конструкции из полимерного композиционного материала, обладающего повышенными прочностными и жесткостными характеристиками, способного выдержать увеличенные нагрузки, в том числе столкновение с птицей и падение вертолета с переворотом на крышу.The technical problem, the solution of which is provided by the present invention, is to create a cockpit canopy of reduced weight, made in the form of a three-layer structure made of a polymer composite material with increased strength and rigidity characteristics, capable of withstanding increased loads, including a collision with a bird and a helicopter crash. roof flip.

Технический результат заключается в уменьшении массы конструкции, снижении количества и номенклатуры входящих деталей, повышении прочности и жесткости конструкции фонаря кабины экипажа.The technical result consists in reducing the mass of the structure, reducing the number and range of incoming parts, increasing the strength and rigidity of the cockpit canopy structure.

Для достижения технического результата предлагается фонарь кабины экипажа вертолета, содержащий каркас 1, выполненный из полимерных композиционных материалов, причем в передней части каркаса 1 расположены два центральных проема 2, разделенные центральным переплетом 3, справа и слева от центральных проемов 2 расположены боковые проемы 4, отделенные от центральных проемов 2 с помощью боковых стоек 5, на крыше каркаса 1 выполнен проем люка 6, в верхнюю часть каркаса 1 интегрированы два ребра жесткости 10, 11, одна силовая балка поперечная 7 и две силовые балки продольные 8, 9, при этом силовая балка поперечная 7 расположена над центральными проемами 2 и над проемами боковыми 4, а два ребра жесткости 10, 11 расположены перпендикулярно продольным силовым балкам 8, 9, кроме того, каркас 1 снабжен закладными элементами 13, под центральными проемами 2 и по боковым стойкам 5 установлены воздуховоды 14 с выполненными в них отверстиями 15.To achieve a technical result, a helicopter cockpit canopy is proposed, containing a frame 1 made of polymer composite materials, and in the front part of the frame 1 there are two central openings 2, separated by a central binding 3, to the right and left of the central openings 2 there are side openings 4, separated from the central openings 2 with the help of side racks 5, a hatch opening 6 is made on the roof of the frame 1, two stiffeners 10, 11 are integrated into the upper part of the frame 1, one transverse power beam 7 and two longitudinal power beams 8, 9, while the power beam transverse 7 is located above the central openings 2 and above the side openings 4, and two stiffeners 10, 11 are located perpendicular to the longitudinal power beams 8, 9, in addition, the frame 1 is equipped with embedded elements 13, air ducts are installed under the central openings 2 and along the side posts 5 14 with holes 15 made in them.

При этом две продольные силовые балки 8, 9, расположенные справа и слева от проема люка 6, и два ребра жесткости 10, 11 окантовывают проем люка 6.In this case, two longitudinal power beams 8, 9, located to the right and left of the hatch opening 6, and two stiffeners 10, 11 frame the hatch opening 6.

Кроме того, каркас 1 выполнен в виде монокока из углепластика и/или стеклопластика, и включает внешнюю и внутреннюю обшивки с заполнителем, который выполнен из пеноакрилимида листового или сотовых блоков 12, выполненных из пеноакрилимида листового и/или стеклосотопласта, и/или полимерсотопласта.In addition, the frame 1 is made in the form of a monocoque made of carbon fiber and / or fiberglass, and includes external and internal skins with a filler, which is made of sheet acrylamide foam or honeycomb blocks 12, made of sheet acrylimide foam and / or fiberglass, and / or polymer honeycomb.

Причем силовая балка поперечная 7, силовые балки продольные 8, 9 и два ребра жесткости 10, 11 выполнены из пеноакрилимида листового и имеют трапециевидное сечение.Moreover, the transverse power beam 7, longitudinal power beams 8, 9 and two stiffeners 10, 11 are made of sheet acrylamide foam and have a trapezoidal section.

При этом закладные элементы 13 выполнены в виде титановых пластин.When this embedded elements 13 are made in the form of titanium plates.

Причем воздуховоды 14 из полимерных композиционных материалов изготовлены отдельно и приклеены к фонарю кабины экипажа.Moreover, air ducts 14 made of polymer composite materials are made separately and glued to the cockpit canopy.

Кроме того, воздуховоды 14 снабжены входными отверстиями 16, причем на сторонах, обращенных к лобовому и боковому остеклению выполнены отверстия 15.In addition, the air ducts 14 are provided with inlets 16, and holes 15 are made on the sides facing the front and side glazing.

Таким образом достигается технический результат.Thus, the technical result is achieved.

Уменьшение массы конструкции, сокращение количества и номенклатуры входящих деталей достигается за счет выполнения фонаря кабины экипажа в виде трехслойной конструкции из полимерных композиционных материалов, свойства которых обеспечивают возможность изготовления фонаря кабины единой деталью в виде монокока, что позволило уменьшить массу конструкции фонаря кабины экипажа на 7,5% и снизить в 4 раза количество и номенклатуру входящих деталей по сравнению с фонарем кабины экипажа вертолета, изготовленного из металла.Reducing the weight of the structure, reducing the number and range of incoming parts is achieved by making the cockpit canopy in the form of a three-layer structure made of polymer composite materials, the properties of which make it possible to manufacture the cockpit canopy as a single part in the form of a monocoque, which made it possible to reduce the weight of the cockpit canopy by 7, 5% and reduce by 4 times the number and range of incoming parts compared to the canopy of the cockpit of the helicopter crew, made of metal.

Повышение прочности и жесткости достигается за счет выполнения фонаря кабины экипажа в виде трехслойной конструкции из полимерных композиционных материалов, свойства которых обеспечивают возможность изготовления фонаря кабины единой деталью в виде монокока и содержит каркас 1 с интегрированными продольными и поперечными ребрами жесткости 10, 11, силовой балкой поперечной 7, двумя силовыми балками продольными 8, 9, воздуховодами 14, которые в совокупности воспринимают силовую нагрузку, что позволяет выдерживать внешние удары, в том числе столкновение с птицей и падение вертолета с переворотом на крышу.An increase in strength and rigidity is achieved by making the cockpit canopy in the form of a three-layer structure made of polymer composite materials, the properties of which make it possible to manufacture the cockpit canopy as a single piece in the form of a monocoque and contains a frame 1 with integrated longitudinal and transverse stiffeners 10, 11, a transverse power beam 7, two power beams longitudinal 8, 9, air ducts 14, which together perceive the power load, which makes it possible to withstand external shocks, including a collision with a bird and a helicopter crash with a roll over onto the roof.

Конструкция фонаря кабины экипажа вертолета поясняется чертежами:The design of the helicopter cockpit canopy is illustrated by the drawings:

Фиг. 1 - общий вид вертолета, ¾ спереди;Fig. 1 - general view of the helicopter, ¾ front;

Фиг. 2 - фонарь кабины экипажа, общий вид ¾ спереди слева;Fig. 2 - cockpit lamp, general view ¾ front left;

Фиг. 3 - фонарь кабины экипажа, вид на крышу снизу;Fig. 3 - canopy of the cockpit, view of the roof from below;

Фиг. 4 - сечение фонаря кабины экипажа в зоне установки крепежа;Fig. 4 - section of the canopy of the cockpit in the area of installation of fasteners;

Фиг. 5 - сечение фонаря кабины экипажа, вид сбоку;Fig. 5 - section of the cockpit canopy, side view;

Фиг. 6 - сечение фонаря кабины экипажа, вид сзади;Fig. 6 - section of the cockpit canopy, rear view;

Фиг. 7 - фонарь кабины экипажа, вид сзади;Fig. 7 - cockpit lamp, rear view;

Фиг. 8 - воздуховод, вид сверху;Fig. 8 - air duct, top view;

Фиг. 9 - входное отверстие для подачи горячего воздуха;Fig. 9 - inlet for hot air supply;

Фиг. 10 - направление движения горячего воздуха по воздуховодам;Fig. 10 - direction of movement of hot air through the air ducts;

Фиг. 11 - сечение воздуховода в зоне бокового проема;Fig. 11 - section of the air duct in the area of the side opening;

Фиг. 12 - сечение воздуховода в зоне переднего проема;Fig. 12 - section of the air duct in the area of the front opening;

Фиг. 13 - зона контакта фонаря кабины экипажа в момент столкновения с птицей, моделирование;Fig. 13 - contact zone of the cockpit canopy at the moment of collision with a bird, modeling;

Фиг. 14 - зона деформации фонаря кабины экипажа в момент столкновения с птицей, вид снаружи;Fig. 14 - deformation zone of the cockpit canopy at the moment of collision with a bird, outside view;

Фиг. 15 - зона деформации фонаря кабины экипажа в момент столкновения с птицей, вид изнутри;Fig. 15 - deformation zone of the cockpit canopy at the moment of collision with a bird, view from inside;

Фиг. 16 - зона контакта фонаря кабины экипажа с поверхностью после падения вертолета и переворота на крышу;Fig. 16 - zone of contact of the cockpit canopy with the surface after the helicopter fell and rolled onto the roof;

Фиг. 17 - зона деформации фонаря кабины экипажа после переворота на крышу.Fig. 17 - zone of deformation of the canopy of the cockpit after the overturn on the roof.

Figure 00000001
Figure 00000001

Figure 00000002
Figure 00000002

Фонарь кабины экипажа расположен в носовой части вертолета и содержит каркас 1, который выполнен в виде трехслойной конструкции из полимерных композиционных материалов, к примеру углепластика и/или стеклопластика, состоящей из внешней и внутренней обшивок с заполнителем, который может быть выполнен из пеноакрилимида листового и/или из сотовых блоков 12, которые выполнены, к примеру, из пеноакрилимида листового и/или из стеклосотопласта, и/или полимерсотопласта.The cockpit canopy is located in the nose of the helicopter and contains a frame 1, which is made in the form of a three-layer structure made of polymer composite materials, for example, carbon fiber and / or fiberglass, consisting of external and internal skins with filler, which can be made of sheet acrylamide foam and / or from honeycomb blocks 12, which are made, for example, from sheet acrylamide foam and/or from glass honeycomb and/or polymer honeycomb.

Фонарь кабины экипажа содержит каркас 1, в передней части которого расположены два центральных проема 2 под установку лобового остекления, разделенные центральным переплетом 3 (фиг. 1). По бокам справа и слева от центральных проемов 2 расположены боковые проемы 4 под установку блистеров пилотов, отделенные от центральных проемов 2 боковыми стойками 5 (фиг. 2).The cockpit canopy contains a frame 1, in front of which there are two central openings 2 for the installation of a windshield, separated by a central sash 3 (Fig. 1). On the sides to the right and left of the central openings 2 there are side openings 4 for the installation of pilot blisters, separated from the central openings 2 by side posts 5 (Fig. 2).

На крыше каркаса 1 выполнен проем люка 6. В верхнюю часть каркаса 1 интегрированы два ребра жесткости 10, 11 одна силовая балка поперечная 7 и две силовые балки продольные 8, 9, расположенные справа и слева от проема люка 6 (фиг. 5, 6). Силовая балка поперечная 7, изогнутой формы, расположена над центральными проемами 2 и проемами боковыми 4, две продольные силовые балки 8, 9 расположены в направлении от центральных проемов 2 к проему люка 6 (фиг. 3). Два ребра жесткости 10, 11 расположены перпендикулярно продольным силовым балкам 8, 9. Две продольные силовые балки 8, 9 и два ребра жесткости 10, 11 окантовывают проем люка 6.A hatch opening 6 is made on the roof of the frame 1. Two stiffening ribs 10, 11 are integrated into the upper part of the frame 1, one transverse power beam 7 and two longitudinal power beams 8, 9 located to the right and left of the hatch opening 6 (Fig. 5, 6) . Power beam transverse 7, curved, located above the central openings 2 and side openings 4, two longitudinal power beams 8, 9 are located in the direction from the central openings 2 to the opening of the hatch 6 (Fig. 3). Two stiffeners 10, 11 are located perpendicular to the longitudinal power beams 8, 9. Two longitudinal power beams 8, 9 and two stiffeners 10, 11 frame the hatch opening 6.

В промежутках между силовыми балками продольными 8, 9 и силовой балкой поперечной 7, в пространстве между внутренней и внешней обшивками, справа и слева от проема люка 6 расположены четыре сотовых блока 12 (фиг. 3). При этом силовые балки продольные 8, 9, силовая балка поперечная 7 и два ребра жесткости 10, 11 выполнены из пеноакрилимида листового и имеют трапециевидное сечение (фиг. 3, 5, 6).In the intervals between the longitudinal power beams 8, 9 and the transverse power beam 7, in the space between the inner and outer skins, to the right and left of the hatch opening 6, there are four honeycomb blocks 12 (Fig. 3). At the same time, the power beams are longitudinal 8, 9, the power beam is transverse 7 and two stiffeners 10, 11 are made of sheet acrylamide foam and have a trapezoidal section (Fig. 3, 5, 6).

В силовые балки продольные 8, 9, силовую балку поперечную 7, ребра жесткости 10, 11 и сотовые блоки 12 предварительно вклеены закладные элементы 13, к примеру, титановые пластины, расположенные в местах запланированного крепления дополнительного оборудования внутри кабины, для обеспечения возможности использования механического крепежа с односторонним подходом (фиг. 3). Для закрепления в кабине дополнительного оборудования, к примеру, светильников, выполняют отверстия во внутренней обшивке и закладных элементах 13 (титановых пластинах), которые воспринимают нагрузки от крепежа и защищают обшивку, выполненную из композиционных материалов от повреждений и контакта с элементами крепежа.In the longitudinal force beams 8, 9, the transverse force beam 7, stiffeners 10, 11 and honeycomb blocks 12, embedded elements 13 are pre-glued, for example, titanium plates located in the places of the planned attachment of additional equipment inside the cab, to enable the use of mechanical fasteners with a unilateral approach (Fig. 3). To fix additional equipment in the cabin, for example, lamps, holes are made in the inner skin and embedded elements 13 (titanium plates), which perceive the loads from fasteners and protect the skin made of composite materials from damage and contact with fasteners.

Под центральными проемами 2 и по боковым стойкам 5 проходят воздуховоды 14 (фиг. 7, 11, 12). Воздуховоды 14 из полимерных композиционных материалов изготавливаются отдельно и склеиваются с фонарем кабины экипажа, образуя замкнутый силовой контур. В воздуховодах 14, на сторонах, обращенных к лобовому и боковому остеклению, равномерно выполнены отверстия 15 (фиг. 8). По воздуховодам 14 от системы кондиционирования воздуха через входные отверстие 16 подается горячий воздух для обдува лобового и бокового остекления, который затем через отверстия 15 направляется на остекление для предотвращения запотевания (фиг. 9-10).Air ducts 14 pass under the central openings 2 and along the side posts 5 (Fig. 7, 11, 12). Air ducts 14 made of polymer composite materials are made separately and glued to the cockpit canopy, forming a closed power circuit. In the air ducts 14, on the sides facing the front and side glazing, holes 15 are evenly made (Fig. 8). Hot air is supplied through air ducts 14 from the air conditioning system through inlet 16 to blow the windshield and side glazing, which is then directed through holes 15 to the glazing to prevent fogging (Fig. 9-10).

Применение цифровой модели вертолета позволило провести виртуальное моделирование аварийных ситуаций, в том числе столкновение с птицей и падение вертолета с переворотом на крышу (фиг. 13-17). Расчеты показали устойчивость конструкции к перевороту на крышу для обеспечения защиты экипажа.The use of a digital model of the helicopter made it possible to conduct a virtual simulation of emergency situations, including a collision with a bird and a helicopter crash with a roll over onto the roof (Fig. 13-17). Calculations showed the stability of the structure to roll over onto the roof to ensure the protection of the crew.

На фиг. 13-15 представлены результаты моделирования столкновения вертолета в полете с птицей.In FIG. Figures 13-15 show the results of a collision simulation between a helicopter in flight and a bird.

На фиг. 13 показан момент столкновения летящего вертолета с движущейся птицей.In FIG. 13 shows the moment of collision of a flying helicopter with a moving bird.

На фиг. 14 показаны результаты моделирования распределения нагрузок по внешней обшивке каркаса фонаря.In FIG. 14 shows the results of modeling the load distribution along the outer skin of the canopy frame.

На фиг. 15 показаны результаты моделирования распределения нагрузок по силовым балкам и внутренней обшивке каркаса 1 фонаря. Нагрузка от удара перераспределяется на силовые балки продольные 8, 9, силовую балку поперечную 7 и ребра жесткости 10, 11 крыши, в свою очередь крыша подкреплена центральным переплетом 3 и боковыми стойками 5. Задняя часть крыши связана с силовой структурой фюзеляжа через силовые балки продольные 8, 9 и силовую балку поперечную 7. Нагрузки передаются с крыши на силовые шпангоуты фюзеляжа таким образом, что вокруг пилотов образуется монокок, защищающий пилотов от внешних воздействий при аварийных ситуациях.In FIG. 15 shows the results of modeling the distribution of loads over the power beams and the inner skin of the frame 1 of the lantern. The impact load is redistributed to the longitudinal power beams 8, 9, the transverse power beam 7 and the stiffening ribs 10, 11 of the roof, in turn, the roof is reinforced with a central sash 3 and side pillars 5. The rear part of the roof is connected to the power structure of the fuselage through the longitudinal power beams 8 , 9 and transverse power beam 7. Loads are transferred from the roof to power frames of the fuselage in such a way that a monocoque is formed around the pilots, protecting the pilots from external influences in emergency situations.

На фиг. 16-17 представлены результаты моделирования падения вертолета с последующим переворотом на крышу, показаны расчетные деформации крыши фонаря кабины.In FIG. Figures 16-17 show the simulation results of a helicopter crash followed by a rollover onto the roof, showing the calculated deformations of the cockpit canopy roof.

На фиг. 16 красным цветом выделена зона контакта фонаря кабины экипажа с поверхностью после падения и переворота.In FIG. 16, the area of contact of the cockpit lamp with the surface after the fall and overturn is highlighted in red.

На фиг. 17 обозначена точка А - точка максимального перемещения (деформации). Согласно расчетам установлено, что максимальные перемещения конструкции каркаса 1 фонаря кабины в точке А не превышают 10 мм.In FIG. 17 indicates point A - the point of maximum displacement (deformation). According to the calculations, it was found that the maximum displacement of the frame structure 1 of the cockpit lantern at point A does not exceed 10 mm.

Использование заявляемого изобретения позволяет снизить массу фонаря кабины экипажа вертолета.The use of the claimed invention allows to reduce the weight of the cockpit lamp of the helicopter.

Изготовление фонаря кабины экипажа единой деталью из полимерных композиционных материалов позволило уменьшить массу конструкции фонаря кабины экипажа на 7,5% и снизить в 4 раза номенклатуру входящих деталей по сравнению с фонарем кабины экипажа вертолета предыдущей модификации, изготовленного, в основном, из металла, которую, собирают в отдельном сборочном стапеле.The manufacture of the cockpit canopy as a single part from polymer composite materials made it possible to reduce the mass of the cockpit canopy structure by 7.5% and reduce the range of incoming parts by 4 times compared to the helicopter cockpit canopy of the previous modification, made mainly of metal, which, collected in a separate assembly slipway.

В таблице 1 приведена сравнительная количественно-весовая сводка, согласно которой выполнение фонаря кабины в виде монокока из композиционных материалов позволяет снизить примерно в 3-4 раза количество и номенклатуру входящих деталей фонаря кабины и элементов их крепежа, а также уменьшить количество стапельной оснастки, кондукторов, базирующих приспособлений и шаблонов. Это позволяет существенно сократить количество подгоночных операций и слесарных работ, повысить точность сборки агрегата, снизить ее трудоемкость.Table 1 shows a comparative quantitative and weight summary, according to which the implementation of the cockpit canopy in the form of a monocoque made of composite materials makes it possible to reduce the number and range of incoming parts of the cockpit canopy and their fasteners by about 3-4 times, as well as reduce the number of slipway equipment, conductors, basing fixtures and templates. This allows you to significantly reduce the number of fitting operations and locksmith work, increase the accuracy of the assembly of the unit, and reduce its labor intensity.

Figure 00000003
Figure 00000003

Использование заявляемого изобретения позволяет повысить жесткость и прочность конструкции.The use of the claimed invention allows to increase the rigidity and strength of the structure.

Фонарь кабины экипажа является критически важным элементом конструкции вертолета, который обеспечивает безопасность и защиту экипажа при аварийных ситуациях. Проемы выполнены максимально большими для быстрого покидания экипажем кабины в случае аварийной посадки.The cockpit canopy is a critical structural element of the helicopter, which ensures the safety and protection of the crew in emergency situations. The openings are made as large as possible for the crew to quickly leave the cabin in the event of an emergency landing.

Представленная конструкция фонаря кабины экипажа соответствует требованиям, определенным в авиационных правилах для винтокрылых летательных аппаратов (АП-29) в части параграфа 29.631, касающегося столкновения с птицей на скоростях до 300 км/ч. Это обеспечивает полную защиту экипажа.The presented design of the cockpit canopy complies with the requirements defined in the aviation regulations for rotary-wing aircraft (AP-29) in the part of paragraph 29.631 regarding bird impact at speeds up to 300 km/h. This provides complete protection for the crew.

Одним из типичных случаев при аварийной посадке вертолета является случай, когда передняя плоскость кабины пилотов ударяется о поверхность земли или воды, в то время как летательный аппарат перебрасывается с одного бока на другой. Предлагаемая конструкция фонаря кабины экипажа выполнена в виде монокока с интегрированными продольными и поперечными ребрами жесткости 10, 11 трапециевидной формы с большой строительной высотой, значительно превышающей толщину обшивки каркаса 1. Таким образом удалось свести к минимуму снижение жизнеобеспечивающего объема кабины экипажа в результате аварийной посадки или других случаях повреждения вертолета.One of the typical cases during an emergency landing of a helicopter is the case when the front plane of the cockpit hits the surface of the earth or water, while the aircraft is thrown from one side to the other. The proposed design of the cockpit canopy is made in the form of a monocoque with integrated longitudinal and transverse stiffeners 10, 11 of a trapezoidal shape with a large headroom, significantly exceeding the thickness of the frame 1 skin. helicopter damage.

Интегрирование воздуховодов 14 в фонарь кабины экипажа позволило избавиться от установки дополнительных деталей, необходимых для подачи горячего воздуха к лобовому остеклению и боковым блистерам, снизить потери давления и температуры в системе кондиционирования воздуха, повысить эффективность обогрева стекол и улучшить эстетичность внешнего вида кабины. Также воздуховоды помимо функционального назначения воспринимают силовую нагрузку и выполняют роль ребер жесткости, которые значительно усиливают нижнюю часть центральных проемов 2 под лобовое остекление и увеличивают общую жесткость боковых стоек 5.The integration of air ducts 14 into the cockpit canopy made it possible to get rid of the installation of additional parts necessary to supply hot air to the windshield and side blisters, reduce pressure and temperature losses in the air conditioning system, increase the efficiency of glass heating and improve the aesthetic appearance of the cabin. Also, the air ducts, in addition to their functional purpose, perceive the power load and act as stiffeners, which significantly strengthen the lower part of the central openings 2 for the windshield and increase the overall rigidity of the side pillars 5.

В аварийной ситуации при перевороте вертолета на крышу предлагаемая конструкция фонаря кабины экипажа выдерживает внешние удары, такие как столкновение с землей через внешнюю обшивку.In a helicopter rollover emergency, the proposed cockpit canopy design withstands external shocks such as impact with the ground through the outer skin.

Кроме того, в связи с выполнением фонаря кабины экипажа в виде интегральной конструкции из полимерного композиционного материала позволяет уменьшить массу конструкции, снизить количество и номенклатуру входящих деталей, повысить прочностные и жесткостные характеристики, повысить точность при изготовлении и сборке, снизить эксплуатационные расходы.In addition, in connection with the implementation of the cockpit canopy in the form of an integral structure made of polymer composite material, it makes it possible to reduce the weight of the structure, reduce the number and range of incoming parts, increase strength and stiffness characteristics, improve manufacturing and assembly accuracy, and reduce operating costs.

Высокая прочность и прогнозируемая деформативность обеспечивается благодаря применению композиционных материалов, имеющих в своей структуре высокопрочные углеродные волокна. В процессе проектирования и проведенной оптимизации конструкции кабины экипажа были определены направления волокон и толщины элементов, тем самым обеспечена прочность и жесткость конструкции в соответствии с авиационными правилами и требованиями зарубежных стандартов.High strength and predictable deformability are ensured through the use of composite materials that have high-strength carbon fibers in their structure. In the process of designing and optimizing the cockpit structure, the directions of the fibers and the thickness of the elements were determined, thereby ensuring the strength and rigidity of the structure in accordance with aviation regulations and the requirements of foreign standards.

Все проемы под установку остекления выполнены в виде единой конструкции за один технологический цикл, где точность определяется оснасткой. Это обеспечивает повторяемость геометрии, уменьшает количество отклонений контура, упрощает дальнейшую установку лобового и бокового остекления, а также блистеров.All openings for the installation of glazing are made in the form of a single structure in one technological cycle, where the accuracy is determined by the equipment. This ensures the repeatability of the geometry, reduces the number of contour deviations, simplifies the further installation of the front and side glazing, as well as blisters.

Claims (7)

1. Фонарь кабины экипажа вертолета, содержащий каркас (1), выполненный из полимерных композиционных материалов, отличающийся тем, что в передней части каркаса (1) расположены два центральных проема (2), разделенные центральным переплетом (3), справа и слева от центральных проемов (2) расположены боковые проемы (4), отделенные от центральных проемов (2) с помощью боковых стоек (5), на крыше каркаса (1) расположен проем люка (6), в верхнюю часть каркаса (1) интегрированы два ребра жесткости (10, 11), одна силовая балка поперечная (7) и две силовые балки продольные (8, 9), при этом силовая балка поперечная (7) расположена над центральными проемами (2) и над проемами боковыми (4), а два ребра жесткости (10, 11) расположены перпендикулярно продольным балкам (8, 9), кроме того, каркас (1) снабжен закладными элементами (13), а под центральными проемами (2) и по боковым стойкам (5) установлены воздуховоды (14) с выполненными в них отверстиями (15).1. Lantern of the cockpit of the helicopter, containing a frame (1) made of polymer composite materials, characterized in that in the front of the frame (1) there are two central openings (2), separated by a central binding (3), to the right and left of the central openings (2) there are side openings (4) separated from the central openings (2) by means of side posts (5), on the roof of the frame (1) there is a hatch opening (6), two stiffening ribs are integrated into the upper part of the frame (1) (10, 11), one transverse power beam (7) and two longitudinal power beams (8, 9), while the transverse power beam (7) is located above the central openings (2) and above the side openings (4), and two ribs stiffnesses (10, 11) are located perpendicular to the longitudinal beams (8, 9), in addition, the frame (1) is equipped with embedded elements (13), and air ducts (14) with holes made in them (15). 2. Фонарь кабины экипажа вертолета по п. 1, отличающийся тем, что две продольные силовые балки (8, 9), расположенные справа и слева от проема люка (6), и два ребра жесткости (10, 11) окантовывают проем люка (6).2. Canopy of the cockpit of the helicopter according to claim 1, characterized in that two longitudinal power beams (8, 9) located to the right and left of the hatch opening (6), and two stiffeners (10, 11) edge the hatch opening (6 ). 3. Фонарь кабины экипажа вертолета по п. 1 или 2, отличающийся тем, что каркас (1) выполнен в виде монокока из углепластика и/или стеклопластика и включает внешнюю и внутреннюю обшивки с заполнителем, который выполнен из пеноакрилимида листового или сотовых блоков (12), выполненных из пеноакрилимида листового, и/или стеклосотопласта, и/или полимерсотопласта.3. Canopy of the cockpit of the helicopter according to claim 1 or 2, characterized in that the frame (1) is made in the form of a monocoque made of carbon fiber and / or fiberglass and includes external and internal skins with a filler, which is made of foam acrylamide sheet or honeycomb blocks (12 ) made of sheet acrylamide foam and/or glass honeycomb and/or polymer honeycomb. 4. Фонарь кабины экипажа вертолета по любому пп. 1-3, отличающийся тем, что силовая балка поперечная (7), силовые балки продольные (8, 9) и два ребра жесткости (10, 11) выполнены из пеноакрилимида листового и имеют трапециевидное сечение.4. Lantern cockpit helicopter according to any claim. 1-3, characterized in that the power beam is transverse (7), the power beams are longitudinal (8, 9) and two stiffeners (10, 11) are made of sheet acrylamide foam and have a trapezoidal section. 5. Фонарь кабины экипажа вертолета по любому пп. 1-4, отличающийся тем, что закладные элементы (13) выполнены в виде титановых пластин.5. Lantern cockpit helicopter according to any claim. 1-4, characterized in that the embedded elements (13) are made in the form of titanium plates. 6. Фонарь кабины экипажа вертолета по любому пп. 1-5, отличающийся тем, что воздуховоды (14) из полимерных композиционных материалов изготовлены отдельно и приклеены к фонарю кабины экипажа.6. Lantern cockpit helicopter according to any claim. 1-5, characterized in that the air ducts (14) made of polymer composite materials are made separately and glued to the cockpit canopy. 7. Фонарь кабины экипажа вертолета по любому из пп. 1-6, отличающийся тем, что воздуховоды (14) снабжены входными отверстиями (16), а на сторонах, обращенных к лобовому и боковому остеклению, выполнены отверстия (15).7. Lantern cockpit helicopter according to any one of paragraphs. 1-6, characterized in that the air ducts (14) are provided with inlets (16), and holes (15) are made on the sides facing the front and side glazing.
RU2023104064A 2023-02-22 Helicopter cockpit light RU2798888C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2798888C1 true RU2798888C1 (en) 2023-06-28

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1484651A (en) * 1974-01-30 1977-09-01 Boeing Co Helicopter canopy structure
RU2324622C2 (en) * 2006-05-18 2008-05-20 Открытое акционерное общество "Камов" Fuselage of light helicopter
US20080265095A1 (en) * 2007-04-24 2008-10-30 The Boeing Company Energy absorbing impact band and method
RU144175U1 (en) * 2013-11-28 2014-08-10 Общество с ограниченной ответственностью "Малое инновационное предприятие "Байкальский научный центр прочности" HELICOPTER NOSE LANTERN FRAME
FR3039128A1 (en) * 2015-07-20 2017-01-27 Airbus Helicopters GLAZING WITH INTEGRATED STRUCTURAL FRAMEWORK FOR AIRCRAFT

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1484651A (en) * 1974-01-30 1977-09-01 Boeing Co Helicopter canopy structure
RU2324622C2 (en) * 2006-05-18 2008-05-20 Открытое акционерное общество "Камов" Fuselage of light helicopter
US20080265095A1 (en) * 2007-04-24 2008-10-30 The Boeing Company Energy absorbing impact band and method
RU144175U1 (en) * 2013-11-28 2014-08-10 Общество с ограниченной ответственностью "Малое инновационное предприятие "Байкальский научный центр прочности" HELICOPTER NOSE LANTERN FRAME
FR3039128A1 (en) * 2015-07-20 2017-01-27 Airbus Helicopters GLAZING WITH INTEGRATED STRUCTURAL FRAMEWORK FOR AIRCRAFT

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2774839B1 (en) Improved impact resistant and damage tolerant aircraft fuselage
JP6171208B2 (en) Helicopter
RU2522539C2 (en) Aircraft with fin assembly of "codfish tail" type and with rear-mounted engine
US5542626A (en) Multi-deck passenger aircraft having impact energy absorbing structures
CN102390520B (en) Empennage capable of improving bird strike resistance of airplane
RU2006146972A (en) COMMERCIAL AIRCRAFT
WO2008102278A9 (en) Multi deck aircraft
EP1396422B1 (en) Aircraft engine nacelle with a landing gear bay and method for its manufacture
EP3318481A1 (en) Panel structure for an aircraft and manufacturing method thereof
CN106697258B (en) A kind of leading edge of a wing that can be improved bird strike resistance of airplane and hit performance
CN108482685A (en) Unmanned plane recovery system, unmanned plane and recovery method
RU2798888C1 (en) Helicopter cockpit light
CN106507751B (en) SUAV fuselage
US6817571B2 (en) Integrated aircraft windshields and associated methods
US20100206987A1 (en) Fire Protection Space for Aircraft Passengers Provided with the Aid of Fuselage Skin of Fibre-Metal Laminates
DE10129576B4 (en) Structural element for an aircraft
EP3095590B1 (en) A carbon fiber reinforced polymer panel arrangement and method
RU2498928C1 (en) Aircraft antenna cowling
CN1102163A (en) Life-saving passenger cabin for civil airplane
US2715001A (en) Flying machine having cushioned cabin
RU64176U1 (en) HEAVY TRANSPORT PLANE
WO2012102640A2 (en) Airframe for a highly maneuvrable multi-mode aircraft
RU169985U1 (en) PLANE AMPHIBIA LA-8
US20100044516A1 (en) Recovery And Rescue System For Aircraft
RU204577U1 (en) PLANE