головной обтекатель ракеты
Классы МПК: | H01Q1/42 оболочки, не имеющие непосредственной механической связи с излучающими элементами, например обтекатели, кожухи |
Автор(ы): | Райлян Василий Семенович (RU), Русин Михаил Юрьевич (RU), Кубахов Сергей Михайлович (RU), Куракин Владимир Иванович (RU) |
Патентообладатель(и): | Федеральное государственное унитарное предприятие "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2004-08-12 публикация патента:
10.02.2006 |
Изобретение относится к области авиационной и ракетной техники, преимущественно к головным радиопрозрачным обтекателям летательных аппаратов. Технический результат заключается в повышении несущей способности головного обтекателя ракеты за счет предотвращения разрушения керамической оболочки. Сущность изобретения состоит в том, что торец керамической оболочки обтекателя выполнен скругленным, а на шпангоуте установлено или выполнено с ним за одно целое кольцо, сопрягаемая поверхность которого эквидистантна торцу оболочки. Керамическая оболочка и металлический шпангоут соединены слоем эластичного адгезива, а в расширяющуюся к торцу обтекателя полость между оболочкой и шпангоутом введена эластичная обечайка из того же адгезива. 3 ил.
Формула изобретения
Головной обтекатель ракеты, включающий керамическую оболочку и металлический шпангоут, соединенные слоем эластичного адгезива, и эластичную обечайку, отличающийся тем, что торец керамической оболочки выполнен скругленным, а на шпангоуте установлено или выполнено с ним за одно целое кольцо, сопрягаемая поверхность которого эквидистантна торцу оболочки.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области авиационной и ракетной техники, преимущественно к головным радиопрозрачным обтекателям летательных аппаратов.
Известна конструкция головного обтекателя ракеты по патенту РФ №2090956, МПК6 Н 01 Q 1/42,1994 г., состоящая из керамической оболочки, конусообразно сужающейся в месте стыковки с переходным шпангоутом из инвара и соединенной с ним слоем герметика, а также стыкового шпангоута, имеющего кольцевую вильчатую проточку, посредством которой он прикреплен к переходному шпангоуту валиками.
Данной конструкции обтекателя присущи следующие недостатки:
- уменьшение толщины керамической оболочки в зоне соединения с переходным шпангоутом создает условия увеличения температуры в клеевом шве и переходном шпангоуте, что приводит к недопустимому перегреву этой части обтекателя и преждевременному разрушению керамической оболочки от температурного распора шпангоутом;
- при воздействии неосесимметричных аэродинамических нагрузок в зоне торца керамической оболочки со стороны сжатия всегда возникает область концентрации напряжений, что может служить причиной ее разрушения;
- существенное утонение носовой части переходного шпангоута ведет к увеличению сложности изготовления тонкостенных крупногабаритных шпангоутов из инвара;
- сложность и многодетальность конструкции ведет к увеличению технологического цикла изготовления обтекателя и снижению его надежности.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является патент РФ №2168815, МПК7 Н 01 Q 1/42, 2000 г.
В данной конструкции головного обтекателя используется керамическая оболочка, металлический шпангоут, соединенные эластичным адгезивом, а в расширяющуюся к переднему торцу шпангоута полость, образованную внутренней поверхностью оболочки и наружной поверхностью шпангоута, введена эластичная обечайка.
Это техническое решение имеет ряд существенных недостатков:
- снижение уровня концентрации напряжений в области среза шпангоута достигается за счет эластичной обечайки и увеличения толщины слоя адгезива в этой области, но эти конструктивные признаки не влияют на снижение концентрации напряжений в области взаимодействия торца керамической оболочки со шпангоутом, что приводит к разрушению керамической оболочки от контактных напряжений.
Анализ кинематики взаимодействия составных частей керамического обтекателя и процесса их разрушения при наземных испытаниях показывает, что условия возникновения зон с концентрацией напряжений (при однородности керамики) следующие:
- преобладание сжимающих напряжений в клеевом слое;
- наличие точек с максимальным перемещением, большим или равным толщине клеевого слоя в данной области.
Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в повышении несущей способности и эксплутационной надежности головного обтекателя, а именно в предотвращении разрушения слабого элемента обтекателя - керамической оболочки.
Технический результат, который достигается изобретением, заключается в том, что в известном головном обтекателе ракеты, включающем керамическую оболочку и металлический шпангоут, соединенные слоем эластичного адгезива, и эластичную обечайку, торец керамической оболочки выполнен скругленным, а на шпангоуте установлено или выполнено с ним за одно целое кольцо, сопрягаемая поверхность которого эквидистантна торцу оболочки.
Под действием поперечной силовой нагрузки происходит шарнирное взаимодействие между скругленным торцем оболочки и сопрягаемой поверхностью кольца, при этом упругий адгезив в замкнутом пространстве при малых углах поворота оболочки ведет себя как жидкость.
В свою очередь, скругление торца керамической оболочки позволяет увеличить площадь контакта торца оболочки со шпангоутом в полтора раза и, соответственно, снизить контактные напряжения в торце оболочки.
С целью компенсации тепловых расширений оболочки и кольца последнее может быть выполнено из композиционного или другого материала, имеющего температурный коэффициент линейного расширения, близкий к материалу оболочки.
Таким образом, вышеперечисленные признаки изобретения позволяют устранить в обтекателе образование зоны с концентрацией напряжений, которые приводят к разрушению керамической оболочки.
Экспериментальные исследования предлагаемого технического решения показывают, что механические напряжения в области сжатия по сравнению с прототипом уменьшаются более чем в полтора раза при одних и тех же нагрузках.
На фиг.1 изображен общий вид антенного обтекателя ракеты; на фиг.2 - узел крепления керамической оболочки со шпангоутом, выполненным с отдельным кольцом; на фиг.3 - узел крепления керамической оболочки со шпангоутом, в котором кольцо выполнено заодно со шпангоутом.
Головной обтекатель состоит из керамической оболочки 1 со скругленным торцем, выполненной, например, из кварцевой керамики, металлического шпангоута 2 из инварового сплава типа 32НКБЛ, которые соединены эластичным адгезивом 3 типа герметик Виксинт. Кроме этого, в расширяющуюся к торцу обтекателя полость введена эластичная обечайка 4 из того же адгезива. На шпангоуте установлено или выполнено за одно целое со шпангоутом кольцо 5, сопрягаемая с торцем керамической оболочки поверхность которого эквидистантна торцу оболочки.
Данное изобретение может широко использоваться для широкого класса ракет класса "земля-воздух", "воздух-воздух".
Класс H01Q1/42 оболочки, не имеющие непосредственной механической связи с излучающими элементами, например обтекатели, кожухи
антенная система с частичной металлизацией радиопрозрачного защитного кожуха - патент 2514134 (27.04.2014) | |
широкополосная система "антенна-обтекатель" - патент 2513718 (20.04.2014) | |
безреберный обтекатель антенны гидроакустической станции - патент 2510923 (10.04.2014) | |
антенное устройство - патент 2509397 (10.03.2014) | |
головной отсек летательного аппарата - патент 2505452 (27.01.2014) | |
широкодиапазонное многослойное радиопрозрачное укрытие для антенн - патент 2504053 (10.01.2014) | |
антенный обтекатель - патент 2500055 (27.11.2013) | |
обтекатель антенны самолёта - патент 2498928 (20.11.2013) | |
антенный обтекатель - патент 2494504 (27.09.2013) | |
антенный обтекатель - патент 2474932 (10.02.2013) |