[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

RU2582506C1 - Cantilever folding of aerodynamic surface made of polymer composite material - Google Patents

Cantilever folding of aerodynamic surface made of polymer composite material Download PDF

Info

Publication number
RU2582506C1
RU2582506C1 RU2014150847/11A RU2014150847A RU2582506C1 RU 2582506 C1 RU2582506 C1 RU 2582506C1 RU 2014150847/11 A RU2014150847/11 A RU 2014150847/11A RU 2014150847 A RU2014150847 A RU 2014150847A RU 2582506 C1 RU2582506 C1 RU 2582506C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
monoblock
bracket
grooves
walls
folding
Prior art date
Application number
RU2014150847/11A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Валерий Геннадьевич Юрис
Тимур Камильевич Канеев
Владимир Владимирович Чебаев
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ" (КНИТУ-КАИ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ" (КНИТУ-КАИ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ" (КНИТУ-КАИ)
Priority to RU2014150847/11A priority Critical patent/RU2582506C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2582506C1 publication Critical patent/RU2582506C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Moulding By Coating Moulds (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

FIELD: aviation.
SUBSTANCE: invention relates to folding aerodynamic surfaces made from composite materials. Cantilever made from polymer composite of folding aerodynamic surface made of black-reinforced plastic or glass fibre and integral circuit, consists from metal bracket and composite box multi-wall structure. Box structure is designed as a monoblock consisting of a closed casing and wall, which is made by vacuum non-autoclave forming within single process stage. Bracket on the side of cantilever attachment is made in the form of a comb with grooves formed by walls connecting mating surfaces of bracket and monoblock extended along the grooves. Arrangement of grooves corresponds to location of walls of the monoblock, which are made to provide free entrance into respective grooves for connection of bracket and monoblock.
EFFECT: higher reliability, accuracy of design, improved aerodynamic characteristics.
1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области авиастроения, к складываемым аэродинамическим поверхностям беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) или палубной авиации, в частности, к аэродинамическим поверхностям из композиционных материалов крыльев, крыльевых устройств и оперения.The invention relates to the field of aircraft construction, to the folding aerodynamic surfaces of unmanned aerial vehicles (UAVs) or carrier-based aircraft, in particular to aerodynamic surfaces made of composite materials of wings, wing devices and plumage.

Известно «Интегральное крыло из композиционного материала» (патент US 6889937, дата публикации 10.05.2005 г., МПК B29C 37/00). Интегральная конструкция аэродинамической поверхности, состоящая из обшивки и лонжеронов, которые могут иметь разную форму, получена за счет совместной полимеризации обшивки и лонжеронов.The “Integral Wing of Composite Material” is known (patent US 6889937, publication date 05/10/2005, IPC B29C 37/00). The integrated design of the aerodynamic surface, consisting of a casing and spars, which can have different shapes, is obtained due to the joint polymerization of the casing and the spars.

Недостатком данного аналога является то, что нескладные крылья имеют большие габариты по сравнению со складными крыльями, вследствие чего летательный аппарат с нескладными крыльями требует большего места для транспортирования и хранения, ухудшается маневренность и аэродинамические характеристики носителя.The disadvantage of this analogue is that clumsy wings have large dimensions compared to folding wings, as a result of which an aircraft with clumsy wings requires more space for transportation and storage, and the maneuverability and aerodynamic characteristics of the carrier are impaired.

Известно также «Складывающееся крыло летательного аппарата» (патент RU №2336489, дата публикации от 27.12.2007 г., МПК F29B 10/04), которое содержит основание с выемкой, консоль и фиксаторы. Складывающееся крыло изготовлено из металлических сплавов.It is also known "Folding wing of the aircraft" (patent RU No. 2336489, publication date of 12/27/2007, IPC F29B 10/04), which contains a base with a recess, a console and latches. The folding wing is made of metal alloys.

Недостатком данного технического решения является большой вес складывающегося крыла летательного аппарата, низкая технологичность процесса изготовления и, следовательно, большая трудоемкость.The disadvantage of this technical solution is the large weight of the folding wing of the aircraft, the low manufacturability of the manufacturing process and, therefore, the high complexity.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению и взятому в качестве прототипа является «складная аэродинамическая поверхность из полимерного композиционного материала» (патент RU на полезную модель №134310, дата публикации 10.11.2013, МПК F42B 10/14), состоящая из неподвижной части, закрепленной на корпусе ракеты, консоли, механизма раскладывания и средств фиксации в разложенном положении, а механизм раскладывания содержит кронштейн, к которому крепится консоль при помощи крепежных элементов и накладок в виде пластин, устанавливаемых на внешней поверхности консоли, при этом обтекатель неподвижной части и консоль изготовлены из полимерного композиционного материала, консоль выполнена по интегральной схеме и имеет коробчатый многостеночный лонжерон с двумя силовыми поясами и бортовую нервюру, причем фиксация консоли в сложенном положении обеспечена за счет средства фиксации, состоящего из заформованного в консоль стержня и крепежного элемента.The closest in technical essence to the claimed technical solution and taken as a prototype is a "folding aerodynamic surface of a polymer composite material" (RU patent for utility model No. 134310, publication date 10.11.2013, IPC F42B 10/14), consisting of a fixed part mounted on the rocket body, the console, the folding mechanism and the fixing means in the unfolded position, and the folding mechanism includes a bracket to which the console is attached using fasteners and plates in the form of plates, installed on the outer surface of the console, while the fairing of the fixed part and the console are made of polymer composite material, the console is made according to the integrated circuit and has a box-shaped multi-wall spar with two power belts and a side rib, and the console is fixed in the folded position by means of a fixing means consisting from a rod molded into the console and a fastener.

Недостатком прототипа является место соединения консоли и кронштейна, которое может привести к концентраторам напряжений в обшивке вследствие того, что отсутствует крепление средних стенок с кронштейном. В результате этого может возникнуть разрушение обшивки под головками крепежных элементов, что снижает прочность соединения. Для усиления места соединения в данном случае крепление осуществляется через накладки в виде пластин поверх обшивки. Очевидно, что такое решение, кроме дополнительных деталей, создает также еще и дополнительное аэродинамическое сопротивление. Кроме того, технологически сложно обеспечить повторяемость заданных характеристик изделия, ввиду изменений характеристик материала оправок от температурного и механического воздействия при каждом технологическом цикле.The disadvantage of the prototype is the junction of the console and the bracket, which can lead to stress concentrators in the casing due to the fact that there is no fastening of the middle walls with the bracket. As a result of this, destruction of the skin under the heads of the fasteners may occur, which reduces the strength of the connection. In order to strengthen the joint, in this case, fastening is carried out through plates in the form of plates on top of the skin. Obviously, such a solution, in addition to additional details, also creates additional aerodynamic drag. In addition, it is technologically difficult to ensure the repeatability of the specified characteristics of the product, due to changes in the characteristics of the material of the mandrels from temperature and mechanical stress during each technological cycle.

Решаемой задачей изобретения является повышение надежности конструкции и улучшение аэродинамических характеристик за счет точного выполнения профиля поверхности, исключающего концентраторы напряжений и дополнительных аэродинамических сопротивлений.The object of the invention is to increase the reliability of the design and improve aerodynamic characteristics due to the exact execution of the surface profile, excluding stress concentrators and additional aerodynamic drags.

Техническим результатом от использования изобретения является создание надежной, точной и высокотехнологичной консоли складной аэродинамической поверхности для летательных аппаратов, имеющих большую удельную нагрузку на крыло, с минимальной стоимостью изготовления и коротким производственным циклом, а также улучшенными аэродинамическими характеристиками.The technical result from the use of the invention is the creation of a reliable, accurate and high-tech console folding aerodynamic surface for aircraft with a large specific load on the wing, with a minimum manufacturing cost and short production cycle, as well as improved aerodynamic characteristics.

Технический результат достигается тем, что в консоли складной аэродинамической поверхности из полимерного композиционного материала, выполненной из углепластика или стеклопластика и по интегральной схеме, состоящей из металлического кронштейна и композиционной коробчатой многостеночной конструкции, коробчатая многостеночная конструкция выполнена в виде моноблока, состоящего из замкнутой обшивки, формирующей обводы и воспринимающей распределенные нагрузки и работающей на поперечный и продольный изгиб и кручение, и стенок, воспринимающих перерезывающую силу и кручение, который изготовлен методом вакуумного безавтоклавного формования за один технологический переход, а кронштейн со стороны крепления консоли выполнен в виде гребенки с пазами, образованными стенками, соединяющими вытянутые вдоль пазов поверхности сопряжения кронштейна с моноблоком, при этом расположение пазов соответствует расположению стенок моноблока, которые выполнены с возможностью свободного входа в соответствующие пазы для крепления кронштейна с моноблоком, причем крепление моноблока к кронштейну выполнено с помощью клеевого или клееклепательного соединения обшивки моноблока с поверхностями сопряжения кронштейна, причем для равномерного распределения нагрузки в их соединении торцевые поверхности стенок пазов и стенок моноблока выполнены в виде фигурного выреза.The technical result is achieved by the fact that in the console of a folding aerodynamic surface made of a polymer composite material made of carbon fiber or fiberglass and according to an integrated circuit consisting of a metal bracket and a composite box-shaped multi-wall structure, the box-shaped multi-wall structure is made in the form of a monoblock consisting of a closed casing forming contours and perceiving distributed loads and working on transverse and longitudinal bending and torsion, and walls, perceived having cutting force and torsion, which is made by the method of vacuum autoclaveless molding in one technological transition, and the bracket on the side of the console mounting is made in the form of a comb with grooves formed by the walls connecting the elongated surfaces along the grooves of the interface of the bracket with a monoblock, while the location of the grooves corresponds to the location of the walls monoblock, which are made with the possibility of free entry into the corresponding grooves for mounting the bracket with a monoblock, and mounting the monoblock to ronshteynu accomplished by adhesive or kleeklepatelnogo compound monoblock casing with the bracket coupling surfaces, and for load balancing in their connection end surfaces of the walls and grooves monoblock walls are designed as cutouts.

Новым является:New is:

Предлагаемое техническое решение позволит получить надежное, высокотехнологичное изобретение за счет сокращения производственного цикла, повышения технологичности процесса изготовления и обеспечения более точного аэродинамического профиля консоли складной аэродинамической поверхности из полимерного композиционного материала за счет изготовления методом вакуумного безавтоклавного формования за один технологический переход, выполнив консоль в виде единой детали-моноблока без дорогой оснастки.The proposed technical solution will make it possible to obtain a reliable, high-tech invention by shortening the production cycle, increasing the manufacturability of the manufacturing process and providing a more accurate aerodynamic profile of the console of the folding aerodynamic surface of the polymer composite material by fabricating by vacuum autoclave-free molding in one technological transition, performing the console in the form of a single monoblock parts without expensive equipment.

Предлагаемое изобретение позволит изготовить складную аэродинамическую поверхность для летательных аппаратов, имеющих большую удельную нагрузку на крыло, с минимальной стоимостью изготовления и коротким производственным циклом, а также улучшенными аэродинамическими характеристиками.The present invention will allow the manufacture of a folding aerodynamic surface for aircraft with a large specific load on the wing, with a minimum manufacturing cost and short production cycle, as well as improved aerodynamic characteristics.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется графическими материалами:The essence of the invention is illustrated by graphic materials:

- на фиг. 1 изображен общий вид консоли складной аэродинамической поверхности из полимерного композиционного материала;- in FIG. 1 shows a General view of the console folding aerodynamic surface of a polymer composite material;

- на фиг. 2 изображен продольный разрез крепления кронштейна к моноблоку, где:- in FIG. 2 shows a longitudinal section of the mounting of the bracket to the monoblock, where:

1 - кронштейн;1 - bracket;

2 - моноблок;2 - monoblock;

3 - обшивка;3 - casing;

4 - продольные стенки;4 - longitudinal walls;

5 - крепежные элементы.5 - fasteners.

Консоль складной аэродинамической поверхности из полимерного композиционного материала состоит из кронштейна 1, моноблока 2 с обшивкой 3, продольных стенок 4 и крепежных элементов 5.The folding aerodynamic surface console made of a polymer composite material consists of a bracket 1, a monoblock 2 with a casing 3, longitudinal walls 4 and fasteners 5.

Кронштейн 1 является частью складного механизма летательного аппарата и выполнен со стороны крепления консоли в виде гребенки с пазами, образованными стенками, соединяющими вытянутые вдоль пазов поверхности сопряжения кронштейна 1 с моноблоком 2, при этом расположение пазов соответствует расположению стенок моноблока 2. Механизм раскладывания аэродинамической поверхности на фигурах не отражен, так как в данном случае не имеет принципиального значения.The bracket 1 is part of the folding mechanism of the aircraft and is made on the side of the console mounting in the form of a comb with grooves formed by walls connecting the elongated surfaces along the grooves of the interface between the bracket 1 and the monoblock 2, while the grooves correspond to the location of the walls of the monoblock 2. The mechanism of the folding of the aerodynamic surface on figures not reflected, since in this case it does not matter.

Моноблок 2 из полимерного композиционного материала, углепластика или стеклопластика, коробчатой многостеночной конструкции выполнен по интегральной схеме методом вакуумного безавтоклавного формования за один технологический переход, позволяющий выполнить его в виде единой детали без дорогой оснастки, и состоит из замкнутой обшивки 3, формирующей обводы и воспринимающей распределенные нагрузки, и работающей на поперечный и продольный изгиб и кручение и стенок 4, воспринимающих перерезывающую силу и кручение, выполненных с возможностью свободного входа в соответствующие пазы для креплении кронштейна 1 с моноблоком 2.Monoblock 2 made of polymer composite material, carbon fiber reinforced plastic or fiberglass, box-shaped multi-wall construction is made according to the integrated circuit by the method of vacuum autoclave-free molding in one technological transition, which allows it to be performed as a single part without expensive equipment, and consists of closed casing 3, forming contours and receiving distributed load, and working on transverse and longitudinal bending and torsion and walls 4, perceiving shear force and torsion, made with the possibility Iyu free entry into the corresponding grooves for mounting the bracket 1 with a monoblock 2.

Моноблок 2 закреплен на кронштейне 1 при помощи крепежных элементов 5 (вытяжных заклепок, болт-заклепок или болтов). Установку моноблока осуществляют на предварительно нанесенную клеевую прокладку по поверхности его сопряжения с кронштейном, после ее отверждения производят соединение крепежными элементами 5.The monoblock 2 is mounted on the bracket 1 using fasteners 5 (blind rivets, rivet bolts or bolts). The installation of a monoblock is carried out on a pre-applied adhesive strip on the surface of its interface with the bracket, after it is cured, the connection is made with fasteners 5.

Таким образом, предложенное техническое решение по сравнению с известными аналогами позволяет создать надежную, высокотехнологичную консоль складной аэродинамической поверхности с более точным выполнением профиля, исключающего концентраторы напряжений и дополнительных аэродинамических сопротивлений. Предлагаемое изобретение позволит изготовить складную аэродинамическую поверхность для летательных аппаратов, имеющих большую удельную нагрузку на крыло, с минимальной стоимостью изготовления и коротким производственным циклом, а также улучшенными аэродинамическими характеристиками.Thus, the proposed technical solution, in comparison with the known analogues, allows you to create a reliable, high-tech console folding aerodynamic surface with a more accurate execution profile, excluding stress concentrators and additional aerodynamic drags. The present invention will allow the manufacture of a folding aerodynamic surface for aircraft with a large specific load on the wing, with a minimum manufacturing cost and short production cycle, as well as improved aerodynamic characteristics.

Claims (1)

Консоль складной аэродинамической поверхности из полимерного композиционного материала, выполненная из углепластика или стеклопластика и по интегральной схеме, состоящая из металлического кронштейна и композиционной коробчатой многостеночной конструкции, отличающаяся тем, что коробчатая многостеночная конструкция выполнена в виде моноблока, состоящего из замкнутой обшивки, формирующей обводы и воспринимающей распределенные нагрузки и работающей на поперечный и продольный изгиб и кручение, и стенок, воспринимающих перерезывающую силу и кручение, который изготовлен методом вакуумного безавтоклавного формования за один технологический переход, а кронштейн со стороны крепления консоли выполнен в виде гребенки с пазами, образованными стенками, соединяющими вытянутые вдоль пазов поверхности сопряжения кронштейна с моноблоком, при этом расположение пазов соответствует расположению стенок моноблока, которые выполнены с возможностью свободного входа в соответствующие пазы для крепления кронштейна с моноблоком, причем крепление моноблока к кронштейну выполнено с помощью клеевого или клееклепательного соединения обшивки моноблока с поверхностями сопряжения кронштейна, причем для равномерного распределения нагрузки в их соединении торцевые поверхности стенок пазов и стенок моноблока выполнены в виде фигурного выреза. Console of a folding aerodynamic surface made of a polymer composite material made of carbon fiber reinforced plastic or fiberglass and integrated circuit consisting of a metal bracket and a composite box-shaped multi-wall structure, characterized in that the box-shaped multi-wall structure is made in the form of a monoblock, consisting of a closed skin forming the contours and receiving distributed loads and working on transverse and longitudinal bending and torsion, and walls perceiving cutting force and torsion, which is made by the method of vacuum autoclaveless molding in one technological transition, and the bracket on the side of the console mounting is made in the form of a comb with grooves formed by walls connecting the elongated along the grooves of the interface surface of the bracket with a monoblock, while the location of the grooves corresponds to the location of the walls of the monoblock, which are made with the possibility of free entry into the corresponding grooves for mounting the bracket with a monoblock, and the monoblock is attached to the bracket with omoschyu adhesive or kleeklepatelnogo compound monoblock casing with the bracket coupling surfaces, and for load balancing in their connection end surfaces of the walls and grooves monoblock walls are designed as cutouts.
RU2014150847/11A 2014-12-15 2014-12-15 Cantilever folding of aerodynamic surface made of polymer composite material RU2582506C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014150847/11A RU2582506C1 (en) 2014-12-15 2014-12-15 Cantilever folding of aerodynamic surface made of polymer composite material

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014150847/11A RU2582506C1 (en) 2014-12-15 2014-12-15 Cantilever folding of aerodynamic surface made of polymer composite material

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2582506C1 true RU2582506C1 (en) 2016-04-27

Family

ID=55794500

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014150847/11A RU2582506C1 (en) 2014-12-15 2014-12-15 Cantilever folding of aerodynamic surface made of polymer composite material

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2582506C1 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6889937B2 (en) * 1999-11-18 2005-05-10 Rocky Mountain Composites, Inc. Single piece co-cure composite wing
RU134310U1 (en) * 2013-06-14 2013-11-10 Открытое акционерное общество "Корпорация "Тактическое ракетное вооружение" FOLDABLE AERODYNAMIC SURFACE FROM POLYMERIC COMPOSITE MATERIAL

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6889937B2 (en) * 1999-11-18 2005-05-10 Rocky Mountain Composites, Inc. Single piece co-cure composite wing
RU134310U1 (en) * 2013-06-14 2013-11-10 Открытое акционерное общество "Корпорация "Тактическое ракетное вооружение" FOLDABLE AERODYNAMIC SURFACE FROM POLYMERIC COMPOSITE MATERIAL

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11273902B2 (en) Blade or wing
EP2716544B1 (en) Horizontal airfoil tip fairing
US9322276B2 (en) Highly integrated leading edge of an aircraft lifting surface
US10308345B2 (en) Structure
Chanzy et al. Analysis and experimental validation of morphing UAV wings
US20150343702A1 (en) Method for manufacturing an aeronautical torsion box, torsion box and tool for manufacturing an aeronautical torsion box
CN107000826B (en) Process for assembling aircraft control surfaces
RU2018130335A (en) DEVICE AND METHODS FOR CONNECTING COMPOSITE STRUCTURES OF AIRCRAFT
EP3150484A1 (en) Composite rib for an aircraft torsion box and manufacturing method thereof
CN103832576A (en) Highly integrated structure including leading and trailing edge ribs for an aircraft lifting surface
KR20140120263A (en) Continuously curved spar and method of manufacturing
US20160362172A1 (en) Aircraft structure and method of manufacture
Kumar et al. Static & dynamic analysis of a typical aircraft wing structure using Msc Nastran
RU158324U1 (en) CONSOLE OF FOLDING AERODYNAMIC SURFACE FROM POLYMERIC COMPOSITE MATERIAL
RU2582506C1 (en) Cantilever folding of aerodynamic surface made of polymer composite material
EP2738086B1 (en) A main supporting structure of an aircraft lifting surface
WO2013078647A1 (en) Panel,component for an airplane airfoil comprising the panel,and method for producing the panel
RU134310U1 (en) FOLDABLE AERODYNAMIC SURFACE FROM POLYMERIC COMPOSITE MATERIAL
RU158163U1 (en) STABILIZER OF UNMANNED AIRCRAFT FROM POLYMERIC COMPOSITE MATERIAL
Raj et al. Flow physics and boundary layer optimization over a NACA airfoil by camber morphing at subsonic speeds
ES2981087T3 (en) Manufacturing process for a rear section of an aircraft and a rear section of an aircraft manufactured according to said process
CN202703886U (en) Detachable airframe reinforcing frame
Kim et al. Structural design and analysis for high altitude long endurance UAV
Yang et al. A Study on Manufacturing Methods of Cocuring Composite Wings of Solar-Powered UAV
CN217918385U (en) Covering, wing and unmanned aerial vehicle

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20171216