[1]Полезная модель относится к области авиационной техники, в частности к хвостовым балкам вертолетов.
[2]В настоящее время в авиационной и космической технике находят применение хвостовые балки изогридной (сетчатой) конструкции, как более легкие по сравнению с металлическими и сотовыми.
[3]Известна изогридная конструкция отсека гермофюзеляжа из композиционных материалов, содержащая сетчатый каркас из спиральных, кольцевых и продольных ребер, внешнюю и внутреннюю обшивки, а также защитный наполнитель между обшивками, при этом сетчатый каркас выполнен из однонаправленных композиционных материалов с шириной спиральных ребер от 6 до 25 мм, шириной кольцевых ребер от 3 до 15 мм, шириной продольных ребер от 7 до 25 мм, высотой ребер от 10 до 40 мм, углом ориентации спиральных ребер к продольной оси отсека гермофюзеляжа от 25 до 40° (патент RU 167805 U1. Сетчатая оболочка отсека гермофюзеляжа из композиционных материалов. - МПК: В32В 1/08, В32В 3/12, В64С 1/08).
[4]Недостатком данной конструкции является невозможность ее применения к хвостовой балке вертолета, поскольку изогридная конструкция, рассматриваемая в качестве аналога, должна крепиться к аналогичной изогридной конструкции.
[5]Известна изогридная конструкция, содержащая сетчатую оболочку вращения из композиционных материалов, образованную из повторяющихся по толщине стенки оболочки слоев систем перекрещивающих спиральных, кольцевых и продольных лент из однонаправленных нитей, скрепленных полимерным связующим, образующих спиральные, кольцевые и продольные ребра, причем часть ребер по боковой и внутренней поверхностям соединена из тканого материала, а верхние поверхности соединены с обшивкой из композиционных материалов (патент RU 2442690 С1. Сетчатая оболочка вращения из композиционных материалов. - МПК: В32В 1/08, В32В 3/12, В64С 1/12, B64G 1/22).
[6]Наиболее близким аналогом заявляемой полезной модели, принятым за прототип, является изогридная конструкция, содержащая сетчатую оболочку вращения из композиционных материалов, образованную из повторяющихся по толщине оболочки слоев систем перекрещивающихся спиральных, продольных и кольцевых лент из однонаправленных нитей, скрепленным полимерным связующим, образующих спиральные, концевые, продольные и дополнительные ребра (патент RU 2392122 С1. Сетчатая оболочка вращения из композиционных материалов. - МПК: В32В 1/08, В32В 3/12, В64С 1/00, B64G 1/22).
[7]Недостатками прототипа, как и аналога (RU 2442690 С1), являются низкие прочностные характеристики конструкции в зоне стыка с фюзеляжем, поскольку композиционные материалы обладают меньшей прочностью при восприятии местных (в зоне узлов) нагрузок по сравнению с металлическими. Для усиления конструкции применяют либо металлические фитинги, интегрируемые в сетчатую конструкцию, либо металлические шпангоуты с профилируемыми пазами, которые заполнены композиционными материалами (А.Ф. Разин, Ю.О. Бахвалов, С.А. Петроковский, В.П. Полиновский, А.Г. Бахтин «Особенности проектирования композитных сетчатых отсеков, связанные с условиями их нагружения». // Конструкции из композиционных материалов. - №4. - 2009. - С. 34-43). Кроме того, оболочки не замкнуты с торца, вблизи которого устанавливается хвостовое оперение, что делает невозможным применение ее к хвостовой балке вертолета.
[8]Особенностью функционирования хвостовой балки вертолета является восприятие ей значительных вибрационных нагрузок, что обусловлено вращением рулевого винта. Наличие металлических шпангоутов с профилируемыми пазами или металлических фитингов, интегрируемых в сетчатую конструкцию, приводит к возникновению концентрации напряжений, а интеграция металлических фитингов в сетчатую конструкцию приводит еще и к значительному перепаду жесткостей смежных участков конструкции. Концентрация напряжений и перепады жесткостей приводят к снижению долговечности конструкции. Особенно наличие концентрации напряжений и перепадов жесткостей нежелательна при наличии значительных вибрационных нагрузок, что характерно для хвостовых балок вертолетов.
[9]Задачей, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, является повышение долговечности хвостовой балки вертолета.
[10]Поставленная задача достигается тем, что на хвостовую балку, содержащую сетчатую оболочку вращения из композиционных материалов, образованную из повторяющихся по толщине стенки оболочки слоев систем перекрещивающихся спиральных, кольцевых и продольных лент из однонаправленных нитей, скрепленных полимерным связующим, образующих спиральные, кольцевые, продольные и дополнительные ребра, установлены усиливающие шпангоуты, состоящие из слоев композиционного материала и слоев металлической фольги, на торцевом усиливающем шпангоуте, расположенном в районе хвостового оперения, установлена оболочка из композиционных материалов.
[11]Заявляемая полезная модель поясняется фиг. 1 и 2.
[12]На фиг. 1 в аксонометрической проекции приведен общий вид заявляемой хвостовой балки изогридной (сетчатой) конструкции вертолета, изготовленной из композиционных материалов, где:
[13]1 - усиливающий торцевой шпангоут в районе стыка с фюзеляжем;
[14]2 - усиливающий торцевой шпангоут в районе хвостового оперения;
[15]3 и 4 - усиливающие шпангоуты;
[16]5 - усиливающий шпангоут в районе хвостового оперения;
[17]6 - продольные ребра;
[18]7 - спиральные ребра;
[21]На фиг. 2 приведена развертка поверхности изогридной (сетчатой) хвостовой балки вертолета, где оболочка 9 из композиционного материала условно не показана.
[22]Обшивка, продольные и спиральные ребра, оболочка изготовлены из композиционных материалов.
[23]Усиливающие шпангоуты изготовлены из слоев композиционного материала и слоев металлической фольги.
[24]Хвостовая балка изогридной (сетчатой) конструкции состоит из усиливающего торцевого шпангоута 1, установленного в районе стыка с фюзеляжем, усиливающего торцевого шпангоута 2, расположенного в районе хвостового оперения вертолета, на котором установлена оболочка 9. Обшивка 8, продольные ребра 6 и спиральные ребра 7 образуют сетчатый каркас.
[25]Усиливающий шпангоут 1 предназначен для крепления хвостовой балки к фюзеляжу вертолета. Вследствие наличия в нем металлической фольги обеспечивается повышенная прочность крепления.
[26]Усиливающие шпангоуты 3, 4, 5 - для крепления хвостового оперения и хвостового редуктора, а также для крепления оборудования, установленного внутри хвостовой балки.
[27]Усиливающие шпангоуты 1-5 поддерживают продольные 6 и спиральные 7 ребра, вследствие чего отсутствует необходимость установки кольцевых и дополнительных ребер.
[28]Предлагаемая хвостовая балка изогридной (сетчатой) конструкции из композиционных материалов изготавливается на стандартном оборудовании по известным технологиям.
[29]Предлагаемая ПМ из КМ позволяет увеличить долговечность хвостовой балки вертолета за счет установки усиливающих шпангоутов. Масса хвостовой балки не увеличена, поскольку отсутствуют кольцевые и дополнительные ребра.
