патент
№ RU 2642471
МПК B64C1/12

ОБЕЧАЙКА КОРПУСА ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА

Авторы:
Большаков Михаил Валентинович Иванов Илья Александрович Кулаков Александр Валерьевич
Все (18)
Номер заявки
2016127282
Дата подачи заявки
07.07.2016
Опубликовано
26.01.2018
Страна
RU
Дата приоритета
16.06.2024
Номер приоритета
Страна приоритета
Как управлять
интеллектуальной собственностью
Иллюстрации 
3
Реферат

Изобретение относится к конструкции корпусов скоростных летательных аппаратов (ЛА), преимущественно малых калибров. Для обечайки с длиной образующей L и с гладкой несущей стенкой толщиной δ корпуса цилиндрической, конической или биконической формы - в стенке обечайки с одного или двух торцов осесимметрично выполнены глухие отверстия диаметром d и длиной l, lтаким образом, чтобы δ=d+2(0,5-4,0) мм, L=(l+l)+(2-20) мм. В одну или более полость глухого отверстия установлена теплоаккумулирующая вставка или балансировочная масса. Теплоаккумулирующая вставка выполнена из материала с фазовым переходом при температуре не ниже +70°C. В открытой части глухого отверстия выполнена канавка диаметром D и глубиной h таким образом, чтобы D=ƒ+(0,1-0,8) мм, h=S+(0,1-2,0) мм, где ƒ - диаметр закраины пробки теплоаккумулирующей вставки, S - толщина закраины пробки. Изобретение позволяет улучшить критерий "эффективность - стоимость - время создания и отработки". 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

Формула изобретения

1. Обечайка корпуса летательного аппарата цилиндрической, конической или биконической формы, включающая гладкую несущую стенку с длиной образующей L и толщиной δ, отличающаяся тем, что в стенке обечайки с одного или двух торцов осесимметрично выполнены глухие отверстия диаметром d и длиной l1, l2 таким образом, чтобы
δ=d+2(0,5-4,0) мм,
L=(l1+l2)+(2-20) мм.
2. Обечайка по п. 1, отличающаяся тем, что в одну или более полость глухого отверстия установлена теплоаккумулирующая вставка или балансировочная масса.
3. Обечайка по п. 2, отличающаяся тем, что теплоаккумулирующая вставка выполнена из материала с фазовым переходом при температуре не ниже +70°C.
4. Обечайка по п. 2, отличающаяся тем, что в открытой части глухого отверстия выполнена канавка диаметром D и глубиной h таким образом, чтобы
D=ƒ+(0,1-0,8) мм,
h=S+(0,1-2,0) мм,
где ƒ - диаметр закраины пробки теплоаккумулирующей вставки,
S - толщина закраины пробки.

Описание

Изобретение относится к конструкции корпусов скоростных летательных аппаратов (ЛА), преимущественно малых калибров.

Известны различные конструктивные схемы обечаек корпусов и отсеков скоростных ЛА типа самолетов и ракет, например, из легких металлических сплавов со специализированным силовым набором на базе шпангоутов, лонжеронов и стрингеров, вафельные, металлические и неметаллические трехслойные с заполнителем (соты, пенопласт, проницаемые для жидкостей и газов стержни), толстостенные литые из магниевых сплавов с работающей обшивкой - см., например, И.И. Архангельский, П.П. Афанасьев и др. "Проектирование зенитных управляемых ракет", М., изд-во МАИ, 1999, стр. 590-595.

Однако при переходе к малым (близким к снарядным) калибрам скоростных ЛА, для относительно небольших партий изготавливаемых изделий (в т.ч. на универсальном станочном оборудовании) такие конструктивные схемы обечаек становятся технически и технологически переусложненными с точки зрения критерия "эффективность - стоимость".

Известны конструктивные схемы корпусов скоростных ЛА типа снарядов, бомб, минометных мин, выполненные на технологически простом оборудовании и представляющие собой оболочечные тела вращения (цилиндр, конус, оживал и т.п.) и их сочетания с постоянной либо переменной по длине изделия толщиной гладкой несущей (силовой) стенки обечайки - см., например, А.В. Бабкин, В.А. Велданов и др. "Средства поражения и боеприпасы", М., изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008, стр. 250-288, 336-342, 615-631, 723-726 (ближайший аналог).

Однако технологичные конструктивные схемы корпусов ближайших аналогов существенно - на десятки процентов - проигрывают по массовому совершенству изделиям со специализированным силовым набором, что особенно проявляется с увеличением диаметра (калибра) ЛА.

Технической задачей предлагаемого изобретения является создание конструктивной схемы цилиндрической, конической и биконической обечайки корпуса скоростного ЛА, рациональной по критерию "эффективность - стоимость" в диапазоне диаметров между крупнокалиберными снарядными и характерными для управляемых ракет малой/средней размерности, в т.ч. с дополнительной стойкостью к тепловому нагружению.

Положительный технический результат достигается тем, что для обечайки с длиной образующей L и с гладкой несущей стенкой толщиной δ корпуса цилиндрической, конической или биконической формы - в стенке обечайки с одного или двух торцов осесимметрично выполнены глухие отверстия диаметром d и длиной таким образом, чтобы

Дополнительно в одну или более полость глухого отверстия может быть установлена теплоаккумулирующая вставка или балансировочная масса. При этом теплоаккумулирующая вставка может быть выполнена из материала с фазовым переходом при температуре не ниже +70°С. Для герметизации объема вставки в открытой части глухого отверстия может быть выполнена канавка диаметром D и глубиной h таким образом, чтобы

где - диаметр закраины пробки теплоаккумулирующей вставки, S -толщина закраины.

На фиг. 1, 2 приведен пример технического решения для цилиндрической, на фиг. 3 - для конической, на фиг. 4 - для биконической обечайки корпуса ЛА, в т.ч. малого калибра. На фиг. 5 представлен вариант обечайки с дополнительной стойкостью к тепловому нагружению.

Приняты обозначения:

1 - обечайка корпуса ЛА;

2 - глухое отверстие;

3 - резьбовое отверстие крепежа к смежному отсеку;

4 - теплоаккумулирующая вставка;

5 - балансировочная масса (вариант);

6 - пробка.

Функционирование устройства по предлагаемому техническому решению осуществляется следующим образом. Выполненные в "толстой" цилиндрической, конической или биконической обечайке поз. 1 глухие отверстия поз. 2 облегчения располагаются осесимметрично с целью упрощения технологии изготовления и балансировки корпуса. При этом к смежному отсеку ЛА корпус крепится по фланцу, например, посредством шпилечного (болтового) соединения через резьбовые отверстия поз. 3 (см. фиг. 1-4). В ряде случаев в глухих отверстиях поз. 2 могут располагаться теплоаккумулирующие вставки поз. 4 и/или балансировочные массы поз. 5. При этом отверстие поз. 2 может закрываться, в т.ч. герметично, специализированной пробкой поз. 6 (см. фиг. 5).

Конструктивная схема выполнения глухих отверстий поз. 2 диаметром d и длиной предполагает их, например, высверливание с одного либо двух торцов отсека таким образом, чтобы

здесь δ - толщина стенки обечайки поз. 1, [мм] - см. фиг. 1-4; L - длина образующей обечайки поз. 1, [мм] - см. фиг. 1, 3, 4.

В случае высверливания глухих отверстий поз. 2 с одного торца (при этом или ) - невыбранная часть представляет собой поперечный силовой элемент (аналог шпангоута) в противоположном торце корпуса (см. фиг. 3). Соответственно, в случае высверливания глухих отверстий поз. 2 с двух торцов - посредством подбора значений и обеспечивается заданное положение и размер "шпангоута" по длине корпуса, что особенно актуально для биконической формы обечайки поз. 1 в месте "перелома" конусности (см. фиг. 4).

Значения δ и L, определяемые в рамках представленного технического решения, выбраны из условия применения в конструкции корпуса ЛА металлических (легкие сплавы, сталь) либо неметаллических (композиты на основе стеклопластиков, боропластиков или углепластиков) материалов, при этом минимальная толщина стенки конструкционного материала в зоне глухого отверстия поз. 2 составляет 0,5 мм, максимальная - 4,0 мм.

В случае установки в глухое отверстие поз.2 теплоаккумулирующей вставки поз. 4, в т.ч. из материала с фазовым переходом (например, "твердое тело" - "жидкость") - отверстие поз. 2 может герметично закрываться "утопленной" под плоскость фланца пробкой поз.6. При этом в открытой части глухого отверстия поз. 2 выполняется канавка диаметром D<δ и глубиной h таким образом, чтобы

где - диаметр закраины пробки поз.6 теплоаккумулирующей вставки поз. 4, [мм]; S - толщина закраины пробки поз. 6 теплоаккумулирующей вставки поз. 4, [мм] - см. фиг. 5. Зависимости от выбраны из условия рационального сопряжения с параметрами и, одновременно, с учетом обеспечения типового фланцевого соединения корпуса со смежными отсеками ЛА.

Герметизация глухого отверстия поз. 2 пробкой поз.6 позволяет осуществлять фазовый переход (с расчетным изменением объемов/давления в каждом агрегатном состоянии) установленной в обечайке теплоаккумулирующей вставки (вставок) поз. 4 при значительных температурах аэродинамического нагрева конструкции корпуса ЛА (в т.ч. в составе головных отсеков ЛА). В частности, температура фазового перехода +70°С и выше позволяет сохранять твердое состояние теплоаккумулирующей вставки поз. 4 при всех стартовых режимах ЛА наземного/морского и внутрифюзеляжного воздушного базирования. При этом в полетных режимах обеспечивается - для наиболее теплонапряженных участков траектории - фазовый переход в заданном температурном интервале (для справки: температура торможения воздушного потока при скорости ЛА 500 м/с составляет около +125°С, при скорости ЛА 700 м/с -около +245°С, при скорости ЛА 1000 м/с - около +500°С).

В ряде случаев в глухое отверстие поз.2 может устанавливаться (с жесткой фиксацией в заданном положении) балансировочная масса (массы) поз. 5, в т.ч. одновременно с теплоаккумулирующей вставкой (вставками) поз. 4.

Применение предложенного технического решения целесообразно для скоростных ЛА относительно малых (снарядных) калибров, выпускаемых небольшими партиями на универсальном станочном оборудовании. По критерию "эффективность - стоимость - время создания и отработки" представленные варианты конструктивных схем цилиндрических, конических и биконических обечаек корпусов таких ЛА в целом ряде случаев превосходят традиционные.

Как компенсировать расходы
на инновационную разработку
Похожие патенты