Фюзеляж вертолета

Фюзеляж вертолета

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области авиации и может быть использовано при создании вертолетов.

Известна конструкция фюзеляжа вертолета, состоящая из соединенных между собой носовой, центральной и хвостовой частей, выполненных из набора шпангоутов, продольных и поперечных, преимущественно плоских, панелей и обшивки, образующих силовой остов фюзеляжа, на котором закреплены трансмиссия с главным редуктором несущего винта, двигатели, шасси, консоли крыла и турельная артиллерийская установка (см. обзор открытой иностранной печати "Боевой вертолет Макдоннелл-Дуглас АН-64А "АПАЧ", ЦАГИ им. Н.Е.Жуковского, 1989, стр.8, 12-13, 17, 27, 42, 45 - ближайший аналог).

Недостатком известного технического решения, принятого за прототип, является то, что кабина экипажа технологически выполнена расчлененной по силовому каркасу между носовой и центральной частями, а турельная артиллерийская установка закреплена консольно под днищем по месту стыка обеих частей каркаса кабины. Такое решение приводит к относительной переразмерности конструктивных элементов каркаса фюзеляжа, в частности для обеспечения восприятия импульса отдачи от работы турельной артиллерийской установки. Кроме того, само строение каркаса фюзеляжа не предусматривает возможность модификации вертолета в части замены кабин экипажа под различное количество ее членов конструктивно технологическими методами, не затрагивающими общую структуру фюзеляжа и вертолета в целом. Другим недостатком является организация в силовом каркасе фюзеляжа, по обеим его бортам, протяженного тракта питания турельной артиллерийской установки, что дополнительно усложняет его конструкцию.

Техническим результатом, достигаемым при реализации заявляемого изобретения, является создание фюзеляжа вертолета, конструкция которого направлена на устранение указанных недостатков, в частности возможности технологического внедрения в конструкцию фюзеляжа кабин под различное число членов экипажа, например для одного или двух, а также минимизации воздействия на фюзеляж импульса отдачи от турельной артиллерийской установки.

Кроме того, дополнительно решена задача улучшения балансировки вертолета за счет уменьшения расхода диапазона его центровки.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном фюзеляже вертолета, содержащем соединенные между собой носовую часть, включающую каркас кабины экипажа, центральную и хвостовую части, состоящие из набора шпангоутов, продольных и поперечных, преимущественно плоских, панелей и обшивки, образующих силовой остов фюзеляжа, на котором закреплен главный редуктор несущего винта, двигатели, шасси, консоли крыла и турельная артиллерийская установка с боекомплектом, согласно предложенному техническому решению центральная часть выполнена из панелей, образующих два отсека кессонного типа прямоугольной формы в поперечном сечении, соединенных по их верхним панелям набором продольных и поперечных балок, образующих совместно с обшивкой центроплан с размещенными на нем узлами для крепления консолей крыла, главного редуктора несущего винта и двигателей, по боковым панелям и днищу отсеки соединены дополнительными панелями, причем одна из дополнительных боковых панелей выполнена монолитной и оснащена узлами для крепления турельной артиллерийской установки, другая дополнительная боковая панель имеет окна для доступа в межотсековое пространство, кроме того, отсеки имеют приблизительно одинаковые объемы и размещены по длине фюзеляжа так, что расстояния от центров их объемов до оси вала главного редуктора несущего винта приблизительно равны, при этом один из отсеков посредством переходных элементов соединен с каркасом кабины экипажа, который выполнен в двух вариантах - для одного или двух пилотов, а второй отсек соединен с каркасом хвостовой части фюзеляжа посредством промежуточного отсека, образованного в результате продолжения по длине фюзеляжа панелей второго отсека; каркас каждого из вариантов кабин экипажа состоит как минимум из пяти плоских панелей постоянной толщины, образующих короб с днищем, а бортовая обшивка, формирующая боковые контуры каждой из кабин, выполнена из листовых панелей с кривизной поверхности, адекватной аэродинамическим обводам носовой части фюзеляжа, но большой относительной твердости по Брюнеллю, и установленных с зазором от поверхности боковых панелей короба, а переходные элементы выполнены в виде продольных балок, сменных для каждого из варианта кабин; в каждый из отсеков кессонного типа вмонтирован топливный бак, а пространство между отсеками содержит набор поперечных панелей, образующих короба прямоугольной формы с внутренними профилированными формообразующими элементами боковых стенок, выполненных в виде направляющих для ленты боекомплекта турельной артиллерийской установки.

Проведенный заявителем анализ уровня техники позволяет установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностями признаков, тождественными всем признакам заявляемого технического решения фюзеляжа вертолета, отсутствуют. Исходя из изложенного, заявляемое техническое решение соответствует условию патентоспособности "новизна". Кроме того, из анализа уровня техники не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками заявляемого технического решения на достижение указанного технического результата. Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует условию патентоспособности "изобретательский уровень".

Изобретение поясняется чертежами, где:

- на фиг.1 показан общий вид фюзеляжа (вид сбоку) вертолета;

- на фиг.2 показана центральная часть фюзеляжа с элементами крепления носовой части и хвостовой части;

- на фиг.3 показана центральная часть с узлами крепления основных агрегатов вертолета;

- на фиг.4 показано выполнение отсеков кессонного типа и их взаимное расположение;

- на фиг.5 показан вариант конструктивного решения кабины с одним членом экипажа;

- на фиг.6 показан вариант кабины с двумя членами экипажа;

- на фиг.7 показана конструкция межотсекового пространства;

- на фиг.8 показано поперечное сечение коробов в межотсековом пространстве фиг.7;

- на фиг.9 показано продольное сечение коробов фиг.7.

Фюзеляж вертолета содержит стыкуемые между собой носовую часть 1, включающую каркас 2 кабины 3 для одного члена экипажа или каркас 4 кабины 5 для двух членов экипажа, центральную часть 6 и хвостовую часть 7 с оперением (не показано).

Центральная часть 6 выполнена из плоских панелей, образующих два отсека 8 и 9 кессонного типа прямоугольной формы в поперечном сечении.

Отсеки 8 и 9 по верхним панелям 10 и 11 соединены между собой набором продольных и поперечных балок 12, 13, которые совместно с обшивкой 14 образуют центроплан 15, на котором размещены узлы 16 крепления консолей 17 крыла, узлы 18, 19 для крепления двигателей 20 (второй двигатель условно не показан), узлы 21 для крепления главного редуктора 22 несущего винта 23. По боковым панелям 24, 25 и днищу 26, 27 отсеки 8 и 9 соединены между собой дополнительными панелями 28 и 29 (дополнительная панель по днищу условно не показана). Здесь же, на боковых панелях 25 в месте стыка их с дополнительными панелями 28, 29 размещены узлы крепления основных опор шасси 30.

Боковая дополнительная панель 28, установленная по правому борту фюзеляжа, выполнена монолитной, например из поковки, обработанной методом фрезерования, и оснащена узлами 31, 32 крепления турельной артиллерийской установки (условно не показано). Другая боковая дополнительная панель 29 имеет окна 33 для доступа в межотсековое пространство 34, которое содержит набор поперечных панелей 35, 36, состыкованных с дополнительными панелями 28, 29 и смежными поперечными панелями отсеков 8 и 9 так, что образуют два короба 37 прямоугольной формы. Внутри каждого короба 37 на его боковых стенках установлены профилированные элементы 38, 39, выполненные в виде направляющих для укладки внутри короба 37 и перемещения по нему ленты 40 боекомплекта 41 для турельной артиллерийской установки.

Сами отсеки 8 и 9 выполнены приблизительно с одинаковыми внутренними объемами, заполнены мягкими топливными баками 42 и размещены по длине фюзеляжа так, что расстояния от центра их объемов (Ц.М.), соответственно а для отсека 8, в для отсека 9, до оси 43 вала главного редуктора 22 приблизительно равны, т.е. а≅в.

Каркасы 2 и 4 каждого из варианта кабин 3 (5) выполнены из пяти плоских панелей 44 (45), 46 (47), 48 (49), 50 (51), 52 (53) постоянной толщины, образующих короб с днищем.

Бортовая обшивка каждой из кабин выполнена из листовых панелей 54 (55), соразмерных по толщине с панелями, формирующих их каркас, но имеющих относительно большую твердость по Брюнеллю. Листовые панели 54 (55) обшивки выполнены с кривизной поверхности, адекватной аэродинамическим обводам носовой части 1 с соответствующей кабиной экипажа 3 или 5, и установлены с зазором от поверхности ее боковых панелей 44 (45), 46 (47) каркаса каждой из кабин.

Каркас 2 (4) каждого из вариантов кабин соединен с отсеком 8 посредством переходных элементов, выполненных в виде продольных балок 56 (57), 58 (59), сменных для каждой кабины. Сменные продольные балки разнесены по высоте отсека 8 и соединены с его боковыми панелями 24.

Нижние смежные продольные балки 58 (59) выполнены однотипными и крепятся к днищу (панели 52 (53)) каркаса каждого из варианта кабин, а верхние сменные продольные балки 56 (57) выполнены в соответствии с шириной каркаса 2 (4) каждой из кабин и конфигурацией их боковых панелей 44 (45), 46 (47). Кроме того, каркасы 2 (4) дополнительно соединены по периметру своих торцевых панелей 48 (49) со смежной поперечной панелью отсека 8 (не показано).

Отсек 9 соединен с каркасом 60 хвостовой части 7 посредством промежуточного отсека 61, образованного в результате продолжения по длине фюзеляжа панелей 11, 25 и 27.

Однотипность конструктивных решений остова силовой части фюзеляжа и, в частности, ее центральной части 6 и каркасов кабин 3 (5) для одного или двух членов экипажа (кабина 5) позволила выполнить взаимоувязку каркасов 2 (4) кабин с отсеком 8 простым конструктивно-технологическим решением - использованием сменных продольных балок 56 (57), 58 (59), органически необходимых для обеспечения общей прочности фюзеляжа и, в частности, восприятия продольных сил при его изгибе.

При этом аэродинамика носовой части 1 фюзеляжа, которая является определяющей в формировании общего аэродинамического сопротивления вертолета, и конструктивное выполнение кабин 3 и 5 решены в компромиссной связке с проблемами защиты экипажа от прогнозируемого внешнего баллистического воздействия (бронезащита) и обеспечения при этом местной прочности кабин от такого воздействия.

В частности, применена встроенная бронезащита с использованием эффекта разнесения защитных элементов - боковых панелей 44 (45), 46 (47) каркаса кабин и криволинейных листовых панелей 54 (55) бортовой обшивки.

Установка турельной артиллерийской установки на боковой панели 28 фюзеляжа вблизи размещения главного редуктора 22 несущего винта 23 обеспечивает малые плечи от действия импульса отдачи артиллерийской установки на фюзеляж относительно центра масс вертолета и соответственно позволяет реализовать более рациональное распределение изгибных и перерезывающих сил на силовые элементы конструкции, не выходя за рамки общей прочности фюзеляжа.

Конструктивное решение отсека 34 для размещения боекомплекта 41 позволило отказаться от применения автономного контейнера и использовать элементы каркаса фюзеляжа - поперечные панели 35, 36, формирующие совместно со смежными поперечными панелями отсеков 8 и 9 короба 37 для этих целей, а близость размещения к коробам 37 турельной артиллерийской установки - отказаться от протяженных трактов питания, что в совокупности упростило конструкцию фюзеляжа и не потребовало увеличения его массы.

Размещение топливных баков 42 в отсеках 8 и 9 обеспечило минимизацию изменения статического момента от расхода топлива и соответственно снизило изменения расхода диапазона центровки вертолета.

На предлагаемую конструкцию фюзеляжа разработана конструкторская документация, изготовлены и испытаны серийные образцы вертолетов, подтвердившие улучшенные эксплуатационные и летно-технические характеристики.

1. Фюзеляж вертолета, содержащий соединенные между собой носовую часть, включающую каркас кабины экипажа, центральную и хвостовую части, состоящие из набора шпангоутов, продольных и поперечных, преимущественно плоских панелей и обшивки, образующих силовой остов фюзеляжа, на котором закреплен главный редуктор несущего винта, двигатели, шасси, консоли крыла и турельная артиллерийская установка с боекомплектом, отличающийся тем, что центральная часть выполнена из панелей, образующих два отсека кессонного типа прямоугольной формы в поперечном сечении, соединенных по их верхним панелям набором продольных и поперечных балок, образующих совместно с обшивкой центроплан с размещенными на нем узлами для крепления консолей крыла, главного редуктора несущего винта и двигателей, по боковым панелям и днищу отсеки соединены дополнительными панелями, причем одна из дополнительных боковых панелей выполнена монолитной и оснащена узлами для крепления турельной артиллерийской установки, другая дополнительная боковая панель имеет окна для доступа в межотсековое пространство, отсеки имеют приблизительно одинаковые объемы и размещены по длине фюзеляжа так, что расстояния от центров их объемов до оси вала главного редуктора несущего винта приблизительно равны, при этом один из отсеков посредством переходных элементов соединен с каркасом кабины экипажа, который выполнен для одного или двух пилотов, а второй отсек соединен с каркасом хвостовой части фюзеляжа посредством промежуточного отсека, образованного в результате продолжения по длине фюзеляжа панелей второго отсека.

2. Фюзеляж вертолета по п.1, отличающийся тем, что каркас кабины экипажа состоит как минимум из пяти плоских панелей постоянной толщины, образующих короб с днищем, а бортовая обшивка, реформирующая боковые контуры кабины, выполнена из листовых панелей с кривизной поверхности, адекватной аэродинамическим обводам носовой части фюзеляжа, но большей относительной твердости по Брюнеллю и установленных с зазором от поверхности боковых панелей короба, а переходные элементы выполнены в виде продольных балок, сменных при выполнении кабины экипажа для одного или двух пилотов.

3. Фюзеляж вертолета по п.1, отличающийся тем, что в каждый из отсеков кессонного типа вмонтирован топливный бак, а пространство между отсеками содержит набор поперечных панелей, образующих короба прямоугольной формы с внутренними профилированными формообразующими элементами боковых стенок, выполненных в виде направляющих для ленты боекомплекта турельной артиллерийской установки.