гермошпангоут в самолете что такое
Гермошпангоут
Герметичный шпангоут (гермошпангоут) — поперечный структурный элемент жёсткости фюзеляжа планера летательного аппарата, часто одновременно служащий переходным узлом для электрических, гидравлических, вакуумных, кислородных, механических и других коммуникаций самолётных систем, при этом обеспечивая воздухонепроницаемость. Обязательно присутствует в конструкции пассажирских авиалайнеров. Обычно представляет собой выгнутую куполообразную конструкцию из алюминиевого сплава.
Как правило, силовые схемы самолётов включают негерметичные и герметичные отсеки. Они отделены друг от друга гермошпангоутами. В конструкции пассажирского авиалайнера необходимо предусмотреть, чтобы в процессе полёта давление в салоне было как можно ближе к атмосферному давлению на уровне земли. В то же время, в конструкции имеются части, например хвостовой отсек, которые не требуют герметизации. Давление в них в полёте равно давлению за бортом. Для того, чтобы сохранить избыточное давление в пассажирском салоне, один из шпангоутов фюзеляжа обычно выполняют в виде гермошпангоута. Этот элемент служит для герметизации пассажирского салона и воспринимает нагрузку от разности давления в пассажирском салоне и давления за бортом. Воспринимаемая гермошпангоутом сила велика (так как площадь гермошпангоута относительно большая). Гермошпангоут при этом испытывает циклические нагрузки. Поэтому к прочности гермошпангоута предъявляются особые требования при производстве.
На транспортных и боевых самолётах гермошпангоутов может быть несколько.
Гермошпангоут — жизненно важная часть самолёта. Крупнейшая в истории авиакатастрофа одного самолёта под Токио 12 августа 1985 года явилась следствием неправильного ремонта повреждённого хвостового гермошпангоута. В результате трагедии погибли 520 человек.
Интересные факты
Галерея
Схема кормового гермошпангоута на Boeing 747
Вид хвостовой части салона самолёта Boeing 747SCA. Виден гермошпангоут, обшивка которого напоминает паутину. Техники NASA с чувством юмора украсили интерьер мягкой игрушкой в виде паука
Sukhoi Superjet 100
Реальность против домыслов
Разделы
Помощь
Случайные
Фюзеляж состоит из трёх «логических» частей:
Центроплан закрыт основным отсеком фюзеляжа и прикреплён к нему.
Фюзеляж имеет конструкцию полумонокока с Z-образными шпангоутами и обшивкой, усиленной Т- и Z-образными стрингерами, изготовленными из высокопрочного алюминиевого сплава. Регулярный шаг шпангоутов составляет 500 мм. Панели фюзеляжа выполнены из продольных элементов жёсткости, механически прикреплённых к листам или пластинам. Поперечная стыковка панелей фюзеляжа осуществляются с помощью стыковых лент.
Фюзеляж герметизирован для удержания внутреннего давления воздуха. К герметичной зоне не относятся:
Отсек 1
В отсеке 1 находится кабина экипажа, передний, левый и правый технические отсеки, отсек передней опоры шасси, отсек ветрогенератора и носовой обтекатель. Передний гермошпангоут представляет собой механически обработанную плиту из алюминиевого сплава. Рама окна кабины экипажа рассчитана на шесть стеклянных панелей. Конструкционные элементы ниши передней стойки шасси в большей части выполнены путём механической обработки алюминиевого сплава. Силовой набор пола кабины экипажа содержит поперечные балки пола, выполненные из алюминиевого сплава, методом фрезерования,балок под кресла и панелей пола из алюминиевого сплава с износостойким покрытием.
Носовой обтекатель установлен в носовой части самолёта. Он представляет собой слоистую конструкцию из стеклопластиковой обшивки с сотовым заполнением. Обтекатель защищен от эрозии и молний. Имеется доступ к антеннам в обтекателе.
Отсек 2
Отсек 2 представляет собой типовую цилиндрическую конструкцию фюзеляжа, за исключением поверхности двойной кривизны за отсеком 1, с грузовой дверью в правой нижней части самолёта, пассажирской дверью в левой верхней части и сервисной дверью в правой верхней части.
Окна пассажирского салона взаимозаменяемы. Окна пассажирского салона, ограничительные ленты пассажирских и сервисных дверей доступны для наружного визуального осмотра.
Несъёмные панели пола поддерживаются поперечными балками пола, изготовленными из прессованного алюминиевого профиля, методом фрезерования.
Панели пола, находящиеся около, но не под туалетами и кухнями, могут быть сняты без удаления кухонного или туалетного модулей. Винтовые крепления используются для лёгкого снятия панелей пола в пассажирском салоне. Типовые панели пола представляют собой трехслойную сотовую конструкцию толщиной 10 мм, с обшивками из эпоксистеклопластика и сотового заполнителя. Максимальная длина составляет 3000 мм.
Отсек 3
Отсек 3 представляет собой типовую цилиндрическую конструкцию фюзеляжа. В нём имеется вырез для центроплана. Продольные балки переменного сечения, выполненные фрезерованием, обеспечивают продольную передачу нагрузок через вырез.
Отсек 4
Отсек 4 также представляет собой типовую конструкцию фюзеляжа, за исключением поверхности двойной кривизны в его задней части и хвостового гермошпангоута. Задние пассажирская и сервисная двери располагаются с левой верхней и с правой верхней сторон фюзеляжа соответственно. Кроме того, с нижней правой стороны фюзеляжа расположена дверь багажно-грузового отсека.
Задний гермошпангоут состоит трех сегментов, изготовленных методом фрезерования и соединенных между собой фитингами. Сферическое днище шпангоута состоит из шести сегментов, выполненных из листа и подкрёпленных поясами и ребрами жесткости.
Отсек 5
К задней части фюзеляжа крепится вертикальное и горизонтальное оперение. Внутри отсека размещаются: радиоэлектронное оборудование, агрегаты гидросистемы и системы управления. Настилы предназначены для удобства обслуживания агрегатов, расположенных в отсеке 5. Настилы изготовлены из алюминиевых листов.
Отсек 6
Отсек 6 включает хвостовой обтекатель, отсек выхлопной трубы и отсек ВСУ. Легкосъёмный хвостовой обтекатель обеспечивает быстрый доступ к выхлопному устройству, выполнен из нержавейки/титанового сплава. В отсеке ВСУ имеются правый и левый люки доступа к ВСУ. Снизу отсек закрывается створками, выполненными из титанового сплава, обеспечивающими легкий доступ к обслуживанию ВСУ.
Диафрагмы исполняют роль шпангоутов и придают отсеку геометрически устойчивую форму.
Один из ранних чертежей фюзеляжа 
03 Jul 2012 10:50 (опубликовано: Monya Katz)
Если вам понравилась статья, не забудьте поставить «+»
Гермошпангоут в самолете что такое
Вы не врубились. Я говорил об обязательном расчете критической скорости флатера в процессе проектирования самолета.
Я так думаю, что критическую скорость флаттера превысить нельзя, однако самолет летает на гораздо более высоких скоростях.
Вы, конечно, правильно думаете.
Однако, если ваши «более высокие скорости» относятся к «скоростям взлета», то тут все зависит от грамотности конструктора. Теоретически можно получить флатер и на малых скоростях. Другое дело, что в случае серьезных самолетов, более того, пассажирских, как ССЖ, это, конечно, невероятно.
Другое дело, что в случае серьезных самолетов, более того, пассажирских, как ССЖ, это, конечно, невероятно.
Это ЫЫО то серьезный самолет? Не смешите мои тапочки.
Для этого «серьезного» самолета все вероятно.
Это ЫЫО то серьезный самолет? Не смешите мои тапочки.
Для этого «серьезного» самолета все вероятно.
Все как было, так и осталось. Очень обидно за державу.
Какова вы тут нарезаете??
Вылизывают серийный самолет для показа вам лохам-покупателям
ей богу: Страна непуганных идиотов (С)
Какова вы тут нарезаете??
Вылизывают серийный самолет для показа вам лохам-покупателям
ей богу: Страна непуганных идиотов (С)
1. «Страна непуганных идиотов». Не нужно хамить
2. «А на МАКСе стоял ЛЕТНЫЙ ЭКЗЕМЛЯР САМОЛЕТА ПРЕДНАЗНАЧЕНЫЙ ДЛЯ ПОДТВЕРЖДЕНИЯ ЗАЯВЛЕННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК».
Заходим на сайт ГСС ( www.scac.ru). Читаем: «На авиасалоне МАКС2009 компания «Гражданские самолеты Сухого» представляет два самолета Sukhoi Superjet 100 — SN95003 и SSJ100 SN 95004. Первый самолет будет ежедневно участвовать в летном показе авиасалона, а второй самолет будет доступен для посещения представителям авиакомпаний на статической стоянке авиасалона.» Есть тут слова «ПОДТВЕРЖДЕНИЯ», «ЗАЯВЛЕННЫХ», «ХАРАКТЕРИСТИК»? Вывод: на МАКСЕе стояло то, что имелось в наличии.
3. Denis велеречиво изрек «а не для показа всяким желающим как будет выглядить сортир в самолете.» и представителей авиакомпаний мигом перестало интересовать, есть сортир в самолете или нет.
Цена халатности инженеров компании Boeing
Крупнейшая катастрофа по числу жертв произошла в Японии в день Поминовения всех усопших 12 августа 1985 года. На Boeing 747 SR при подлёте к полуострову Идзу лопнул задний гермошпангоут, повлекший за собой разрушение хвостового оперения. Самолёт потерял управление и врезался в гору Осутака, погибло всего 520 человек, лишь четверо, сидевших в 56 ряду, остались в живых.
Потеря герметичности
Подав сигнал бедствия, пилоты решили развернуться в сторону токийского аэродрома вылета, но сразу, холодея от ужаса поняли, машина не слушается рулей. Загорелась жёлтая лампочка на пульте бортинженера, сигнализирующая об отсутствие давления в гидросистеме. Boeing 747 начал рыскать по курсу и крениться. Опытный Такахама принял решение с помощью двигателей хоть как-то удерживать машину на курсе и высоте, работая рычагами РУДов, он ещё сохранял определённую степень управляемости.
Командир короткой отрывистой фразой обрисовал диспетчеру происходящее: «Вышла из строя гидравлика…самолёт неуправляем» — стараясь удержать машину от сваливания, продолжал двигать РУДами. Прямо по курсу возникла верхушка горы и пилоты сделали невозможное – выпустили механизацию крыла, использовав аварийную электрическую схему и резко увеличив тягу моторов, обошли её, затратив на это 4 минуты и отклонившись всего на 5 градусов. Но самолёт был обречён.
Из-за лопнувшего гермошпангоута Боинг 747 потерял управление и врезался в гору.
В 18.53 машина практически начала падать, снижаясь со скоростью 410 м/мин, экипаж до конца боролся за сохранность управляемости, меняя тягу двигателей и выпуская закрылки, но 747-й не смог обойти гору Осутака и врезался в это препятствие в 18 часов 56 минут и 20 секунд. Сразу же после катастрофы пошёл дождь, что весьма осложнило работу спасателей.
Последствия катастрофы
При выяснении обстоятельств лётного происшествия эксперты установили, что лопнул задний гермошпангоут и это повлекло за собой разрушение большей части киля, всего руля направления и повреждению хвостовой секции корпуса самолёта. Создавшиеся разрушения вывели из строя все коммуникации гидравлики управления лайнером.
Стало известно, что этот борт компании Japan Air Lines ещё в 1978 году при совершении посадки задел днищем хвостовой части фюзеляжа бетонную посадочную полосу и повредил гермошпангоут. Инженеры Boeing приклепали на поврежденную часть металлическую пластину, тем самым усилив шпангоут, но оставшийся зазор в 0.9 мм стал роковым. Именно в этом месте вся конструкция лопнула и взрывная декомпрессия разрушила хвостовой отсек корпуса, что привело к потере управления и выходу из строя всех магистралей гидравлики.
Заключение
Непонятно, что стало причиной такого халатного отношения инженеров и специалистов к качеству проводимых ремонтных действий на гермошпангоуте, но за недобросовестный ремонт и плохой контроль за выполнением работ компанией Boeing никто не понёс наказания.
узел стыка отсеков фюзеляжа самолета и его гермошпангоут
Формула изобретения
1. Узел стыка отсеков фюзеляжа самолета, содержащий обшивки стыкуемых герметичного и негерметичного отсеков, подкрепленные стрингерами, и гермошпангоут, расположенный в месте стыка герметичного и негерметичного отсеков и содержащий сферическую оболочку с меридиально ориентированными силовыми элементами, ленту-дублер, внутренний и наружный пояса и стенку, соединяющую пояса гермошпангоута, кроме того, узел стыка снабжен расположенными по разные стороны гермошпангоута фитингами и стыковой лентой, сферическая оболочка оперта на стенку гермошпангоута со стороны герметичного отсека, при этом фитинги соединены с наружным поясом гермошпангоута, с обшивками и стрингерами стыкуемых отсеков, стыковая лента проложена между внутренней поверхностью обшивок отсеков, наружным поясом гермошпангоута и фитингами, а лента-дублер выполнена в форме кругового кольца с профилем, выполненным с перегибом, обеспечивающим возможность размещения внутренней полки ленты-дублера между стенкой гермошпангоута и сферической оболочкой, а внешней полки между фитингами, размещенными в герметичном отсеке, и наружным поясом гермошпангоута.
2. Узел стыка отсеков фюзеляжа самолета по п.1, отличающийся тем, что фитинги, размещенные в герметичном отсеке, лента-дублер, наружный пояс гермошпангоута, стыковая лента и обшивка герметичного отсека соединены в единый пакет посредством соединения типа болт-заклепка.
3. Узел стыка отсеков фюзеляжа самолета по п.1, отличающийся тем, что фитинги, размещенные в негерметичном отсеке, наружный пояс гермошпангоута, стыковая лента и обшивка негерметичного отсека соединены в единый пакет посредством соединения типа болт-заклепка.
4. Узел стыка отсеков фюзеляжа самолета по п.1, отличающийся тем, что количество и места расположения меридиально ориентированных силовых элементов выбраны соответствующими количеству и месту расположения стрингеров стыкуемых отсеков.
5. Гермошпангоут фюзеляжа самолета, содержащий сферическую оболочку с меридиально ориентированными силовыми элементами, внутренний и наружный пояса, стенку, соединяющую пояса гермошпангоута, и ленту-дублер, при этом сферическая оболочка оперта на стенку гермошпангоута, лента-дублер выполнена в форме кругового кольца с профилем, выполненным с перегибом, обеспечивающим возможность соединения внешней полки ленты-дублера с наружным поясом гермошпангоута и размещения внутренней полки ленты-дублера между стенкой гермошпангоута и сферической оболочкой, при этом первые концы упомянутых меридиально ориентированных силовых элементов соединены в единый пакет со сферической оболочкой, лентой-дублером и стенкой гермошпангоута.
6. Гермошпангоут по п.5, отличающийся тем, что поверхность стенки гермошпангоута, обращенная к сферической оболочке, выполнена в форме боковой поверхности шарового слоя, центр которого совмещен с центром сферической оболочки, а радиус которого равен радиусу поверхности сферической оболочки, обращенной к стенке гермошпангоута.
7. Гермошпангоут по п.5, отличающийся тем, что сферическая оболочка снабжена круговым проемом в полярной области, закрытым крышкой, содержащей основание и перекрытие, соединенное со сферической оболочкой, периферийные части основания и перекрытия крышки размещены с зазором друг относительно друга, при этом вторые концы, по крайней мере, части меридиально ориентированных силовых элементов заведены в указанный зазор и соединены с основанием и перекрытием крышки.
Описание изобретения к патенту
Изобретение 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 герметичный и негерметичный отсеки, к узлу стыка и гермошпангоуту которых предъявляются требования по минимизации массы конструкции в сочетании с требованиями по эксплуатационной живучести.
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.
Известен целый ряд конструктивных решений, в которых гермошпангоут помещен в месте стыка герметичного и негерметичного отсеков.
Известно техническое решение узла стыка отсеков фюзеляжа самолета (см. фиг.2, приведенную в заявке США 20100243806, НКИ США 244/119, МПК B64C 1/10, опубл. 30.09.2010), которое включает обшивки стыкуемых герметичного и негерметичного отсеков, подкрепленные стрингерами, и гермошпангоут, расположенный в месте стыка отсеков фюзеляжа. В сечении гермошпангоут 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 от части внутреннего пояса, обращенной в сторону герметичного отсека, на некоторый угол, 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.
Как и 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 от 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.
Техническое решение гермошпангоута (см. фиг.2, приведенную в заявке США 20100243806, НКИ США 244/119, МПК B64C 1/10, опубл. 30.09.2010),) выполнено с профилем, близким по форме к профилю двутавра, полки которого образуют наружный и внутренний пояса гермошпангоута, а стенка профиля является и стенкой гермошпангоуташпангоута. 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. Кроме того, рассматриваемая конфигурация профиля гермошпангоута не предусматривает дублирующего элемента в зоне перехода сферической оболочки к обшивке фюзеляжа, что снижает эксплуатационную живучесть гермошпангоута.
Ближайшим аналогом заявляемого узла стыка отсеков фюзеляжа является техническое решение, приведенное в заявке США 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, расположенными 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, обеспечивающем 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.
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.
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. Наличие дополнительного наружного пояса и ребер жесткости в виде косынок определяет значительную массу узла стыка. Это решение узла стыка отсеков фюзеляжа не обладает и достаточным ресурсом: циклическое нагружение дополнительного наружного 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 сфюзеляжа, что не соответствует требованиям действующих нормативных документов к авиационным конструкциям.
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.
Введение ленты-дублера в гермошпангоут увеличивает его эксплуатационную живучесть. Однако выполнение гермошпангоута этого технического решения из двух конструктивных элементов: соединенных стенкой наружного и внутреннего поясов и дополнительного наружного пояса с лентой-дублером увеличивают 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 гермошпрангоута. Конструктивное решение полярной части сферической оболочки гермошпангоута, характеризующееся небольшой жесткостью, также не оптимально по массе.
Технической задачей, решаемой заявляемым решением узла стыка отсеков фюзеляжа самолета, является разработка узла стыка отсеков фюзеляжа самолета небольшой массы и повышенной эксплуатационной живучестью узла стыка.
Технической задачей, решаемой заявляемым решением гермошпангоута, является снижение массы гермошпангоута в сочетании с повышенной эксплуатационной живучестью.
Заявляемым решением узла стыка отсеков фюзеляжа самолета поставленная задача решается следующим образом.
Размещение в соответствии с заявляемым решением гермошпангоута, содержащего сферическую оболочку, внутренний и наружный пояса и стенку, в месте стыка герметичного и негерметичного отсеков фюзеляжа, содержащих подкрепленные стрингерами обшивки, непосредственное соединение сферической оболочки со стенкой гермошпангоута, а также соединение обшивок и стрингеров отсеков с гермошпангоутом с использованием фитингов позволяет совместить в одном шпангоуте функции собственно гермошпангоута, отделяющего пассажирский 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 уравновешивания моментов и сил в переходной зоне от сферической оболочки гермошпангоута к обшивкам отсеков фюзеляжа. 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 перигибом, обеспечивающем возможность размещения внутренней полки ленты-дублера между сферической оболочкой и стенкой гермошпангоута, внешней полки между полкой наружного пояса гермошпангоута, и фитингами, размещенными в герметичной отсеке, 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 по обшивкам отсеков.
Фитинги, размещенные в герметичном отсеке, ленту-дублер, наружный пояс гермошпангоута, стыковую ленту и обшивку герметичного отсека наиболее целесообразно соединить в единый пакет посредством соединения типа болт-заклепка. Также посредством соединения типа болт-заклепка наиболее целесообразно соединить фитинги, размещенные в негерметичном отсеке, с наружным поясом гермошпангшоута, со стыковой лентой и обшивкой негерметичного отсека. Это дополнительно увеличивает ресурс узла стыка отсеков фюзеляжа самолета.
Кроме того, количество и место расположения меридиально ориентированных силовых элементов сферической оболочки может быть выбрано соответствующим количеству и месту расположения стрингеров стыкуемых отсеков, что не только дополнительно снижает массу конструкции, но и дополнительно повышает эксплуатационную живучесть узла стыка отсеков фюзеляжа.
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.
Поставленная задача заявляемым решением гермошпангоута решается следующим образом.
В заявляемом решении гермошпангоут фюзеляжа самолета содержит сферическую оболочку с меридиально ориентированными силовыми элементами, внутренний и наружный пояса, стенку, соединяющую пояса гермошпангоута, и ленту-дублер. В заявляемом решении сферическая оболочка оперта на стенку гермошпангоута. Лента-дублер заявляемого решения выполнена в форме кругового кольца с профилем, выполненным с перегибом, обеспечивающем возможность соединения внешней полки ленты-дублера с полкой наружного пояса гермошпангоута и размещения внутренней полки ленты-дублера между стенкой гермошпангоута и сферической оболочкой. Первые концы упомянутых меридиально ориентированных силовых элементов соединены в единый пакет со сферической оболочкой, лентой-дублером, и стенкой гермошпангоута.
Выполнение гермошпангоута со стенкой, обеспечивающей возможность непосредственного соединения ее со сферической оболочкой, избегая введения дополнительных конструктивных элементов, соединение концов меридиально ориентированных силовых элементов в единый пакет со сферической оболочкой, лентой-дублером и стенкой гермошпангоута позволяет снизить массу гермошпангоута. Проектные расчеты показывают, что масса гермошпангоута, выполненного в соответствии с заявляемым решением, на 9-11% меньше массы гермошпангоутов, выполненных в соответствии с известными аналогами.
Снижение массы гермошпангоута достигается в сочетании с увеличением эксплуатационной живучести гермошпангоута за счет размещения внутренней полки ленты-дублера между стенкой гермошпангоута и сферической оболочкой и соединения этих элементов в единый пакет с меридиально ориентированными силовыми элементами.
Поверхность стенки гермошпангоута, обращенную к сферической оболочке, наиболее целесообразно выполнить в форме боковой поверхности шарового слоя, центр которого совмещен с центром сферической оболочки, а радиус которого равен радиусу поверхности сферической оболочки, обращенной к стенке гермошпангоута. Это дополнительно повышает эксплуатационную живучесть гермошпангноута.
Кроме того, сферическая оболочка может быть снабжена круговым проемом в полярной области, закрытым 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.
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 технологического стыка отсеков фюзеляжа самолета.
Техническим результатом от использования заявляемого узла стыка отсеков фюзеляжа и заявляемого гермошпангоута является возможность проектирования узла стыка отсеков фюзеляжа и гермошпагоута, которые отличаются небольшой массой в сочетании с повышенной эксплуатационной живучестью. Кроме того, к преимуществам заявляемого узла стыка отсеков и заявляемого гермошпангоута относится и низкая трудоемкость механо-сборочных работ при их изготовлении и сборке, ремонтопригодность, удобство в обслуживании за счет простоты осмотров в процессе эксплуатации.
Изобретение поясняется следующими материалами:
фиг.1 представляет схему хвостовой части фюзеляжа самолета,
Гермошпангоут 3 заявляемого узла стыка образован из наружного пояса 12, внутреннего пояса 13, стенки 14, сферической оболочки 15 и ленты-дублера 11. Сферическая оболочка подкреплена меридиально ориентированными силовыми элементами 20 и 21 (см. фиг.2).
Наружный пояс 12 гермошпангоута включает полку 18, развернутую в стороны герметичного и негерметичного отсеков.
Стенка 14 гермошпангоута соединена с наружным поясом 12 и размещена с уклоном в сторону герметичного отсека, стенка гермошпангоута может быть расположена под углом 110-130 градусов к части полки 18 наружного пояса, обращенной к герметичному отсеку.
В соответствии с заявляемым решением узла стыка отсеков сферическая оболочка 15 оперта на стенку 14 гермошпангоута: сферическая оболочка прилегает к стороне стенки, обращенной к герметичному отсеку и расположенной с уклоном к полке 18 наружного пояса 12 гермошпангоута.
Как указывалось выше, фитинги 8, 9 расположены по разные стороны гермошпангоута, и в соответствии с заявляемым решением узла стыка отсеков соединены с полкой 18 наружного пояса гермошпангоута, обшивками 4, 5 и стрингерами 6, 7 стыкуемых отсеков. Как показано на фиг.4, фитинги 8, расположенные в герметичном отсеке 1 фюзеляжа, соединены со стороной полки наружного пояса гермошпангоута, обращенной в сторону герметичного отсека, а фитинги 9, расположенные в негерметичном отсеке 2, соединены со стороной полки наружного пояса гермошпангоута, обращенной в сторону негерметичного отсека.
Стыковая лента 10 в соответствии с заявляемым решением помещена между внутренней поверхностью обшивок 4, 5 отсеков, полкой 18 наружного пояса гермошпангоута и фитингами 8, 9. Стыковая лента 10 проложена вокруг внешней стороны полки 18 наружного пояса гермошпагоута. Наружная часть стыковой ленты сопряжена с обшивками отсеков. Стык обшивок отсеков 1, 2 целесообразно разместить вблизи середины профиля стыковой ленты. Наружный пояс гермошпангоута целесообразно также разместить вблизи середины стыковой ленты. Периферийные части внутренней поверхности стыковой ленты 10 сопряжены с фитингами 8, 9 и стрингерами 6, 7 отсеков.
Наиболее целесообразно фитинги 8, размещенные в герметичном отсеке, ленту-дублер 11, полку наружного пояса 18, размещенную в герметичном отсеке, стыковую ленту 10 и обшивку 4 отсека, соединить в единый пакет с использованием соединения типа болт-заклепка. Аналогично в единый пакет посредством соединения типа болт-заклепка целесообразно соединить размещенные в негерметичном отсеке фитинги 9, полку 18 наружного пояса, стыковую ленту 10 и обшивку 5.
Количество меридиально ориентированных силовых элементов 20, 21 целесообразно выбрать соответствующим количеству стрингеров 6 и 7 стыкуемых отсеков. Место расположения меридиально ориентированных силовых элементов 20, 21 также целесообразно выбрать соответствующим месту расположения стрингеров 6 и 7 стыкуемых отсеков: угловое расположение меридиально ориентированных силовых элементов в поперечном сечении фюзеляжа целесообразно выбирать соответствующим угловому расположению стрингеров отсеков.
Заявляемый гермошпангоут устроен следующим образом.
Гермошпангоут 3 в соответствии с заявляемым решением содержит наружный 12 и внутренний 13 пояса, соединенные стенкой 14, сферическую оболочку 15, ленту-дублер 11 и крышку 16. Сферическая оболочка 15 гермошпангоута по условиям прочности своей выпуклой стороной обращена в сторону негерметичного отсека, вогнутая сторона сферической оболочки обращена в сторону герметичного отсека. Сферическая оболочка подкреплена меридиально ориентированными силовыми элементами: основными меридиально ориентированными силовыми элементами 20 и дополнительными меридиально ориентированными силовыми элементами 21 (см. фиг.2).
Наружный пояс 12 гермошпангоута может быть выполнен из комбинации обода, например, как показано на фиг.4, треугольно профиля и полки 18, развернутой от обода в стороны герметичного и негерметичного отсеков.
Внутренний пояс 13 гермошпангоута может быть выполнен, как показано на фиг.4, в виде полки, соединенной со стенкой 14. Как показано на фиг.4, наружный 12 и внутренний 13 пояса и стенка 14 гермошпангоута могут быть выполнены зацело.
Стенка 14 гермошпангоута соединена с наружным поясом 12 гермошпангоута с уклоном в сторону герметичного отсека, так она может быть расположена под углом 50 70 градусов к части полки 18 наружного пояса, обращенной к негерметичному отсеку. В соответствии с заявляемым решением поверхность стенки 14 гермошпангоута, обращенную к сферической оболочке (в сторону герметичного отсека) наиболее целесообразно выполнить в форме сферического пояса, а именно в форме боковой поверхности шарового слоя, центр которого совмещен в пределах допусков, принятых в машиностроении, с центром сферической оболочки, а радиус которого в пределах допусков, принятых в машиностроении, равен радиусу поверхности сферической оболочки, обращенной к стенке гермошпангоута.
В соответствии с заявляемым решением узла стыка отсеков сферическая оболочка 15 оперта на стенку 14 гермошпангоута: сферическая оболочка прилегает к стороне стенки, обращенной к герметичному отсеку и расположенной с уклоном к полке 18 наружного пояса 12 гермошпангоута. Выполнение поверхности стенки гермошпангоута, обращенной к герметичному отсеку, в виде куска сферической поверхности (сферического пояса) обеспечивает наиболее оптимальные условия восприятия стенкой гермошпангоута усилий от сферической оболочки, находящейся под действием избыточного давления в герметичном отсеке фюзеляжа. Соединение стенки 14 гермошпангоута со сферической оболочкой 15 может быть выполнено с использованием заклепочного соединения или соединения типа болт-заклепка.
В соответствии с заявляемым решением гермошпангоута лента-дублер 11 выполнена в форме кругового кольца с профилем, выполненным с перегибом, обеспечивающим возможность размещения внутренней полки ленты-дублера между стенкой 14 гермошпангоута и сферической оболочкой 15 и соединения внешней полки ленты-дублера с полкой 18 наружного пояса гермошпангоута. Как показано на фиг.4, профиль ленты-дублера 11 выполнен из внутренней полки, примыкающей к внутреннему торцу кругового кольца, и внешней полки, примыкающей к наружному торцу кругового кольца, развернутых друг относительно друга на угол в 110 130 градусов. Это обеспечивает возможность размещения внутренней полки ленты-дублера 11 между стенкой гермошпангоута 14 и сферической оболочкой 15 и соединения внешней полки ленты-дублера с наружным поясом гермошпангоута.
В соответствии с заявляемым решением гермошпангоута первые (периферийные) концы меридиально ориентированных силовых элементов 20, 21 соединены в единый пакет со сферической оболочкой 15, внутренней полкой ленты-ленты дублера 11 и стенкой 14 гермошпангоута.
Сферическая оболочка 15 гермошпангоута 3 может быть выполнена из отдельных секций с образованием кругового проема в полярной области, закрытого крышкой 16. Сферическая оболочка может быть выполнена, например, как показано на фиг.2, 3, из шести секций. Секции сферической оболочки соединены друг с другом по боковым сторонам. Меридиально ориентированные силовые элементы целесообразно совместить со стыками секций сферической оболочки.
На стороне сферической оболочки 15, обращенной к негерметичному отсеку 2 фюзеляжа, целесообразно разместить кольцевые шпангоуты 25, как показано на фиг.3. При этом упомянутые дополнительные меридиально ориентированные силовые элементы 21 целесообразно протянуть вдоль меридианов оболочки по поверхности, сферической оболочки, обращенной к герметичному отсеку, до одного из кольцевых шпангоутов 25, расположенных на поверхности сферической оболочки, обращенной к негерметичному отсеку.
Заявляемое решение гермошпангоута может быть использовано в конструкциях самолетов, как в узлах стыков герметичного и негерметичного отсеков фюзеляжа, так и вне узлов стыка отсеков.
В полете силы, воспринимаемые силовыми элементами сферической оболочки, передаются через стенку гермошпангоута, наружный пояс гермошпангоута и фитинги на стрингеры 6, 7 фюзеляжа. Передача нормальной силы и крутящего момента с обшивки одного отсека на обшивку другого осуществляется также посредством стыковой ленты, наружного пояса гермошпангоута, фитингов 8, 9, соединенных со стрингерами отсеков. Лента-дублер 11, прикрепленная к полке наружного пояса гермошпангоута и сферической оболочке, выполняет функцию поддержания работоспособности при появлении трещин в наиболее нагруженной зоне гермошпангоута.