воздухозаборник летательного аппарата

Формула изобретения

1. Воздухозаборник летательного аппарата, выполненный из слоистого композиционного материала, содержащий внешний обтекатель, входную кромку и внутренний сужающийся обтекатель, отличающийся тем, что каждый слой материала расположен эквидистантно рабочим поверхностям входной кромки и обтекателей, при этом во внутреннем обтекателе, в его сужающейся части, в зоне входной кромки установлены кольцевые слои, выполненные из волокон материала, совместимого с материалом эквидистантных слоев.

2. Воздухозаборник по п.1, отличающийся тем, что эквидистантные слои выполнены из стеклопластика на основе стеклоткани, кольцевые - из стекложгута, пропитанных эпоксидным связующим.

3. Воздухозаборник по п.1 или 2, отличающийся тем, что кольцевые слои снабжены волокнами из термоусаживающего материала, например лавсана.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области машиностроения, к реактивным двигателям летательных аппаратов, и может быть использовано для создания входных устройств газотурбинных и реактивных двигателей.

Известны воздухозаборники летательных аппаратов, содержащие входные кромки, внешние и внутренние обтекатели переменного сечения по патенту РФ № 2174616 от 21.09.1999 г., МКП ⁷ F02С 7/052, патенту RU № 2018467 от 01.10.1990 г., МКП ⁷ В64D 33/02 и патенту ФРГ № 2017881 от 14.04.70 г., МКП ⁷ F02С 7/04.

Также известен воздухозаборник летательного аппарата, выполненный из слоистого композиционного материала, содержащий внешний обтекатель, входную кромку и внутренний сужающийся обтекатель по патенту ФРГ № 3713875 от 25.04.87 г., МКП ⁷ В64D 33/02.

Недостатком известного устройства являются низкая надежность его работы из-за недостаточной прочности в кольцевом направлении внутреннего обтекателя в зоне входной кромки, а также из-за низкого качества рабочей поверхности зоны сужения внутреннего обтекателя. При изготовлении воздухозаборника из стеклопластика методом ручной формовки, при укладке последовательных слоев, из-за недостатка пространства, практически невозможно качественно проформовать зону сужения внутреннего обтекателя по всей окружности, из-за чего на рабочей поверхности образуются раковины, и материал получается "рыхлым".

Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является разработка воздухозаборника повышенной надежности работы.

Технический результат, который может быть получен при решении технической задачи, заключается в повышении прочности и плотности материала, преимущественно, внутреннего обтекателя в зоне сужения, примыкающего к входной кромке, а также в повышении качества рабочей поверхности воздухозаборника.

Поставленная задача с достижением технического результата решается тем, что воздухозаборник летательного аппарата, выполненный из слоистого композиционного материала, содержит внешний обтекатель, входную кромку и внутренний сужающийся обтекатель, при этом каждый слой материала расположен эквидистантно рабочим поверхностям входной кромки и обтекателей, а во внутреннем обтекателе, в его сужающейся части, в зоне входной кромки установлены кольцевые слои, выполненные из волокон материала, совместимого с материалом эквидистантных слоев, причем эквидистантные слои выполнены из стеклопластика на основе стеклоткани, кольцевые - стекложгута, пропитанных эпоксидным связующим, а кольцевые слои снабжены волокнами из термоусаживающего материала, например, лавсана.

Отличительными признаками являются следующие признаки:

- каждый слой материала расположен эквидистантно рабочим поверхностям входной кромки и обтекателей - признак предусматривает новое расположение элементов, направлен на решение технической задачи с достижением технического результата, на повышение прочности и плотности материала и на повышение качества рабочей поверхности воздухозаборника, т.е. является существенным;

- во внутреннем обтекателе, в его сужающейся части, в зоне входной кромки установлены кольцевые слои, выполненные из волокон материала, совместимого с материалом эквидистантных слоев - признак предусматривает наличие нового элемента и новое расположение элементов, направлен на решение технической задачи с достижением технического результата, на повышение прочности и плотности материала, преимущественно, внутреннего обтекателя в зоне сужения, примыкающего к входной кромке, а также на повышение качества рабочей поверхности внутреннего обтекателя, т.е. является существенным;

- эквидистантные слои выполнены из стеклопластика на основе стеклоткани, кольцевые - стекложгута, пропитанных эпоксидным связующим - признак предусматривает применение новых материалов с новым их сочетанием, направлен на решение технической задачи с достижением технического результата, на повышение прочности и плотности материала, преимущественно, внутреннего обтекателя в зоне сужения, примыкающего к входной кромке, а также на повышение качества рабочей поверхности воздухазаборника, т.е. является существенным;

- кольцевые слои снабжены волокнами из термоусаживающего материала, например, лавсана - признак предусматривает наличие нового элемента с применением новых материалов, направлен на решение технической задачи с достижением технического результата, на повышение прочности и плотности материала, преимущественно, внутреннего обтекателя в зоне сужения, примыкающего к входной кромке, а также на повышение качества рабочей поверхности внутреннего обтекателя, т.е. является существенным.

Указанные отличительные признаки являются существенными, поскольку каждый в отдельности и все совместно направлены на решение поставленной задачи с достижением технического результата. Использование единой совокупности существенных отличительных признаков в известных решениях не обнаружено, что характеризует соответствие технического решения критерию "новизна".

Единая совокупность новых существенных признаков с общими известными обеспечивает решение поставленной задачи с достижением технического результата и характеризует предложенное техническое решение существенными отличиями по сравнению с известным уровнем техники и аналогами. Данное техническое решение является результатом научно-исследовательской и экспериментальной работы по повышению надежности работы воздухозаборника без использования известных проектировочных решений, рекомендаций, материалов и обладает неочевидностью, что свидетельствует о его соответствии критерию "изобретательский уровень".

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид летательного аппарата с воздухозаборником, на фиг.2 - воздухозаборник в разрезе, на фиг.3 - выносной элемент Б, на фиг.4 - изготовление воздухозаборника в оснастке.

Воздухозаборник 1 летательного аппарата 2, выполненный из слоистого композиционного материала, содержит внешний обтекатель 3, входную кромку 4 и внутренний сужающийся обтекатель 5, при этом каждый слой 6 материала расположен эквидистантно рабочим поверхностям 7 входной кромки 4 и обтекателей 3 и 5, а во внутреннем обтекателе 5, в его сужающейся части 8, в зоне входной кромки 9 установлены кольцевые слои 10, выполненные из волокон материала, совместимого с материалом эквидистантных слоев 11, причем эквидистантные слои выполнены из стеклопластика на основе стеклоткани, кольцевые - стекложгута, пропитанных эпоксидным связующим, а кольцевые слои 10 снабжены волокнами из термоусаживающего материала, например лавсана 12.

Работает воздухозаборник следующим образом. При изготовлении воздухозаборника из стеклопластика методом ручной формовки на рабочую поверхность 13 формы 14 укладывают первый слой 15 материала, сторона которого, обращенная к рабочей поверхности 13 формы 14, образует рабочие поверхности 7 входной кромки 4 и обтекателей 3 и 5. Остальные слои укладывают эквидистантно рабочим поверхностям 7. При этом в сужающейся части 8 внутреннего обтекателя 5, где необходимо изготовить уступ 16 для сопряжения с корпусом 17 двигательной установки летательного аппарата 2, возникает зона 18 некачественного оформления материала ("рыхлость", пузыри и т.д.), которую устраняют путем укладки с натяжением кольцевых слоев 10, выполненных из стекложгута. Для устранения подобных дефектов, возникающих при термообработке, в стекложгут добавляют волокна термоусаживающегося лавсана 12. Оформление уступа 19 для соединения с фюзеляжем 20 летательного аппарата 2 может быть осуществлено мехобработкой. При работе двигательной установки летательного аппарата наиболее нагруженной частью воздухозаборника является зона 9 с зоной 18 внутреннего обтекателя 5, где в материале возникают высокие тангенциальные напряжения, компенсируемые кольцевыми слоями 10.

Использование предлагаемого технического решения позволит повысить надежность работы воздухозаборников летательных аппаратов. В связи с этим новое техническое решение затребовано промышленностью, что соответствует и критерию "промышленная применимость", т.е. уровню изобретения.