Патент на изобретение №2346854

(54) ВЕРТИКАЛЬНОЕ ХВОСТОВОЕ ОПЕРЕНИЕ ДЛЯ ВОЗДУШНОГО СУДНА И ВОЗДУШНОЕ СУДНО, СНАБЖЕННОЕ ТАКИМ ХВОСТОВЫМ ОПЕРЕНИЕМ

(57) Реферат:

Предлагаемое изобретение относится к области авиации, более конкретно к вертикальному хвостовому оперению воздушного судна. Вертикальное хвостовое оперение содержит киль и руль направления. Вертикальное хвостовое оперение снабжено двигателем, при этом двигатель проходит консольно за пределы киля и закреплен на киле посредством опорной конструкции. Внутри опорной конструкции между внутренней оболочкой опорной конструкции и наружной стенкой киля расположены два канала для прохода воздуха. Изобретение касается также воздушного судна, снабженного вертикальным хвостовым оперением, на котором установлен двигатель. Изобретение направлено на упрощение монтажа и демонтажа двигателя, установленного на вертикальном хвостовом оперении. 11 з.п. ф-лы, 4 ил.

Область техники

Настоящее изобретение относится к вертикальному хвостовому оперению для воздушного судна. Более конкретно, предлагаемое изобретение относится к вертикальному хвостовому оперению, снабженному двигателем, а также к соединению двигателя и хвостового оперения. Предлагаемое изобретение находит применение в области авиационной техники, в частности на дальнемагистральных воздушных судах, предназначенных для перевозки большого количества пассажиров.

Предшествующий уровень техники

В настоящее время существуют воздушные суда по меньшей мере с тремя двигателями. При этом по меньшей мере два двигателя расположены в определенном месте по отношению к нижней поверхности крыла воздушного судна, тогда как один дополнительный двигатель, называемый в последующем изложении третьим двигателем, расположен в определенном месте по отношению к вертикальному хвостовому оперению воздушного судна.

На существующем уровне техники наличие этого третьего двигателя требует реализации вертикального хвостового оперения, состоящего из двух частей. Более конкретно, киль вертикального хвостового оперения формируется из двух частей, отделенных друг от друга корпусом двигателя. На нижней части киля, жестко связанной с фюзеляжем, устанавливается двигатель. Верхняя часть киля, жестко связанная с двигателем, устанавливается на двигателе. Таким образом, непрерывность корпуса вертикального хвостового оперения не обеспечивается, поскольку вертикальное хвостовое оперение прерывается наличием двигателя. Таким образом, в месте расположения двигателя необходимо устанавливать специальные рамы или панели, позволяющие интегрировать двигатель в общий контур вертикального хвостового оперения и позволяющие воспринять, по меньшей мере частично, усилия, воздействию которых подвергается система, образованная вертикальным хвостовым оперением и двигателем.

Однако такое техническое решение достаточно трудно осуществить. При этом жесткость системы оказывается меньшей, чем жесткость моноблочного вертикального хвостового оперения, то есть такого вертикального хвостового оперения, корпус которого сформирован в виде единой детали. Кроме того, соединение двигателя с вертикальным хвостовым оперением в соответствии с существующим уровнем техники значительным образом увеличивает общий вес вертикального хвостового оперения.

Краткое изложение существа изобретения

Технической задачей настоящего изобретения является создание вертикального хвостового оперения, снабженного двигателем, причем на жесткость и собственный вес не влияет наличие упомянутого двигателя. Здесь также делается попытка реализовать вертикальное хвостовое оперение, снабженное двигателем, монтаж которого упрощен, а демонтаж возможен. Таким образом, предлагаемое вертикальное хвостовое оперение может быть использовано как на воздушном судне, где требуется дополнительный двигатель в месте расположения вертикального хвостового оперения, так и на воздушном судне, не требующем наличия дополнительного двигателя на вертикальном хвостовом оперении.

Поставленная задача согласно изобретению решена путем создания моноблочного вертикального хвостового оперения, то есть хвостового оперения, для которого непрерывность его корпуса не нарушается наличием другого тела, проходящего через это хвостовое оперение. При этом опорная конструкция, на которую опирается двигатель, устанавливается вокруг вертикального хвостового оперения, то есть опорная конструкция не является отдельной цельной конструкцией, а использует конструкцию вертикального хвостового оперения. Двигатель устанавливается на киль вертикального оперения посредством конструкции, закрепленной на этом киле. Воздух, необходимый для функционирования двигателя, проходит через внутренний объем опорной конструкции, чтобы дойти до двигателя. Естественный аэродинамический профиль вертикального хвостового оперения, точнее говоря, передняя кромка вертикального хвостового оперения, обеспечивает надлежащее питание двигателя воздухом.

Таким образом, объектом предлагаемого изобретения является вертикальное хвостовое оперение для воздушного судна, содержащее киль и руль направления, причем это вертикальное хвостовое оперение снабжено двигателем, проходящим в плоскости, содержащей вертикальное хвостовое оперение, характеризующееся тем, что двигатель проходит консольно за пределы киля и жестко связан с килем посредством опорной конструкции, причем два канала для прохода воздуха выполнены по одну и по другую стороны от киля внутри опорной конструкции, то есть между внутренней оболочкой опорной конструкции и наружной стенкой киля.

В соответствии со специфическими примерами реализации предлагаемого изобретения вертикальное хвостовое оперение в соответствии с изобретением также может иметь все или часть следующих дополнительных характеристик.

Опорная конструкция может содержать множество полуколец, расположенных по одну и по другую стороны от киля, причем радиус кривизны этих полуколец повторяет радиус кривизны корпуса двигателя. Под термином “множество” следует понимать количество полуколец, превышающее два.

Каждое полукольцо жестко связано с определенным участком нижнего конца и с определенным участком верхнего конца одной и той же поверхности киля.

Опорная конструкция снабжена наружной оболочкой и внутренней оболочкой, причем полукольца расположены во внутреннем объеме, сформированном между наружной и внутренней оболочками опорной конструкции.

Двигатель закреплен на заднем конце опорной конструкции.

Опорная конструкция содержит по меньшей мере одно кольцо, причем это кольцо расположено в определенном месте переднего конца и/или заднего конца опорной конструкции.

Устройство для забора воздуха проходит консольно за пределы киля, причем устройство для забора воздуха закреплено на переднем конце опорной конструкции.

Устройство для забора воздуха выполнено моноблочным и съемным.

Объектом предлагаемого изобретения также является воздушное судно, снабженное таким вертикальным хвостовым оперением.

Краткое описание чертежей

Предлагаемое изобретение далее поясняется описанием, не являющимся ограничительным, вариантов реализации со ссылками на прилагающиеся чертежи, на которых:

Фиг.1 изображает общий вид воздушного судна согласно изобретению;

Фиг.2 – вид сбоку вертикального хвостового оперения, снабженного двигателем, согласно изобретению;

Фиг.3 – общий вид соединения двигателя с вертикальным хвостовым оперением согласно изобретению;

Фиг.4 – общий вид (поперечный разрез) вертикального хвостового оперения в месте соединения между двигателем и вертикальным хвостовым оперением согласно изобретению.

Описание предпочтительных вариантов воплощения изобретения

На фиг.1 представлен общий вид воздушного судна 1, двигатели, установленные на крыле 2 этого воздушного судна 1, не показаны. На заднем конце 4 фюзеляжа 3 воздушного судна 1 расположено вертикальное хвостовое оперение 5, а также горизонтальное хвостовое оперение 6. Вертикальное хвостовое оперение 5 снабжено двигателем 7. Ось А1 двигателя параллельна оси А2 воздушного судна 1. Воздух поступает в двигатель 7 через воздухозаборник 8. Воздух проходит через двигатель 7 вплоть до заднего конца 10 двигателя 7, где установлен воздушный винт 9. Таким образом, воздух, выходящий из двигателя 7 на заднем конце 10, заставляет вращаться воздушный винт 9.

Соединение вертикального хвостового оперения 5 с двигателем 7 более подробно показано на фиг.2. Двигатель 7 присоединен к килю 11 вертикального хвостового оперения 5 при помощи опорной конструкции 12. Опорная конструкция 12 закреплена на корпусе 13 киля 11. Двигатель 7 установлен на опорной конструкции таким образом, чтобы проходить консольно на вертикальном хвостовом оперении 5 в продолжении корпуса 13 киля 11. Устройство 14 для забора воздуха присоединено к переднему концу 16 опорной конструкции 12. Устройство 14 для забора воздуха обеспечивает вход воздуха 8 на уровне передней кромки 15 вертикального хвостового оперения 5. При этом воздух проходит через устройство 14 для забора воздуха, опорную конструкцию 12 и двигатель 7.

Под передней частью или передним концом следует понимать часть или конец, ориентированные в направлении кабины экипажа воздушного судна. Под задней частью или задним концом следует понимать часть или конец, наиболее удаленные от кабины экипажа.

В специфическом примере реализации опорной конструкции 12 в соответствии с предлагаемым изобретением опорная конструкция 12 снабжена множеством полуколец 17, причем каждое полукольцо 17 закреплено на одной из двух боковых поверхностей киля 11. Полукольца 17 образуют выпуклости на боковых поверхностях киля 11. Полукольца 17, располагающиеся по одну и по другую стороны от киля 11, образуют арматуру опорной конструкции 12. Расположение полуколец 17 на киле 11 таково, что опорная конструкция 12 имеет в целом круглую цилиндрическую форму. Радиус кривизны полуколец 17 соответствует радиусу кривизны корпуса двигателя 7, который также имеет в целом цилиндрическую форму. Система, образованная опорной конструкцией 12 и двигателем 7, в целом имеет трубчатую форму.

Первый конец 18 (или нижний конец) полуколец 17 присоединен посредством любого подходящего в данном случае средства к одной боковой поверхности, левой или правой, киля 11, тогда как верхний конец 19 (или второй конец) полукольца 17 присоединен к той же самой поверхности киля 11, но на большей высоте. В данном случае под высотой следует понимать размер киля 11, который отсчитывается в направлении, перпендикулярном оси А1 двигателя 7 (фиг.1). Полукольца 17 присоединены к боковым поверхностям киля 17, например, при помощи сварки. Имеется также возможность присоединять полукольца 17 к килю 11 при помощи болтов и гаек.

Опорная конструкция 12 также может иметь в своем составе одно или несколько колец 20, располагающихся на концах опорной конструкции 12. В тех местах, где располагаются одно или несколько колец 20, опорная конструкция 12 не закреплена на киле 11. Наличие этого или этих колец 20 позволяет повысить длину опорной конструкции 12. В данном случае под длиной этой опорной конструкции 12 следует понимать размер опорной конструкции, который отсчитывается в направлении, параллельном оси А1 двигателя 7. Увеличивая длину опорной конструкции 12 на ее заднем конце, обеспечивают, например, удаление двигателя 7 от вертикального хвостового оперения 5. Увеличение длины опорной конструкции 12 на ее переднем конце дает возможность разместить устройство 14 для забора воздуха на некотором расстоянии спереди по отношению к вертикальному хвостовому оперению 5.

На фиг.3 более подробно показаны устройство 14 для забора воздуха и траектория движения воздуха, входящего в опорную конструкцию 12 через устройство 14 для забора воздуха с тем, чтобы пройти через опорную конструкцию до двигателя 7. Два канала 23 и 24 прохода воздуха выполнены внутри опорной конструкции 12, причем каждый из каналов 23 и 24 расположен вдоль одной из противоположных друг другу боковых поверхностей киля 11.

Устройство 14 для забора воздуха имеет в целом круглую цилиндрическую форму. Передний конец 21 этого устройства 14 открывается в направлении наружу, то есть открыт таким образом, чтобы обеспечить возможность входа воздуха. При этом задний конец 22 устройства 14 для забора воздуха прикреплен к переднему концу 16 опорной конструкции 12. Задний конец 22 устройства 14 забора воздуха закреплен на кольце 20 опорной конструкции 12.

Устройство 14 для забора воздуха представляет собой полую трубу, в которой воздух имеет возможность двигаться от ее переднего конца 21 до заднего конца 22 устройства 14. Наличие передней кромки 15 вертикального хвостового оперения 5 во внутреннем объеме Vi устройства 14 для забора воздуха заставляет воздух, проходящий через это устройство 14, разделяться, чтобы протекать внутри опорной конструкции 12 по двум каналам 23 и 24 для прохода воздуха.

Руль направления 25 вертикального хвостового оперения 5 состоит из двух частей, соответственно нижней части 26 и верхней части 27, расположенных по одну и по другую стороны от опорной конструкции 12 и/или от двигателя 7. Руль 25 направления установлен с возможностью перемещения на киле 11 при помощи некоторой промежуточной части 28, которая установлена неподвижно вдоль киля 11.

На фиг.4 схематически представлена в поперечном разрезе система, образованная двигателем 7, опорной конструкцией 12 и устройством 14 для забора воздуха. Здесь также показана нижняя часть 29 вертикального хвостового оперения 5.

Передняя кромка вертикального хвостового оперения 5 проходит через устройство 14 для забора воздуха. Опорная конструкция 12 содержит множество полуколец 17, расположенных по одну и по другую стороны от корпуса 13 киля 11. В то же время, опорная конструкция 12 содержит два кольца 20, расположенных в области ее переднего конца 16 и в области ее заднего конца.

Наружная оболочка 30 опорной конструкции 12 охватывает наружную поверхность полуколец 17 и колец 20. Внутренняя оболочка 31 опорной конструкции 12 расположена между полукольцами 17 и корпусом 13 киля 11. Таким образом, кольца 20 и полукольца 17 расположены в некотором внутреннем объеме 32, сформированном между наружной оболочкой 30 и внутренней оболочкой 31 опорной конструкции 12. На фиг.4 показана траектория движения воздуха, входящего в опорную конструкцию 12.

Два канала 23 и 24 для прохода воздуха выполнены в первой части вертикального хвостового оперения 5 между внутренней оболочкой кожуха устройства 14 для забора воздуха и наружной стенкой вертикального хвостового оперения 5, а во второй части вертикального хвостового оперения 5 воздух проходит между внутренней оболочкой опорной конструкции 12 и наружной стенкой 35 киля 11. Таким образом, воздух проходит от устройства 14 для забора воздуха вплоть до турбины двигателя 7.

В соответствии с другим вариантом реализации предлагаемого изобретения полукольца 17 не закреплены непосредственно на боковых поверхностях киля 11. Таким образом, полукольца 17, предназначенные для того, чтобы располагаться на одной и той же боковой поверхности киля 11, могут быть прикреплены к общей балке, причем сама общая балка прикреплена к килю 11.

В одном из вариантов реализации вертикального хвостового оперения 5 в соответствии с предлагаемым изобретением устройство 14 для забора воздуха может быть несъемным, то есть жестко закреплено на опорной конструкции 12, например при помощи сварки. При этом устройство 14 для забора воздуха может быть сформировано из двух частей по отношению к вертикальному хвостовому оперению 5, что и расположение полуколец 17. Действительно, через устройство для забора воздуха по его длине проходит передняя кромка 15 вертикального хвостового оперения 5. Можно также предусмотреть формирование устройства 14 для забора воздуха по одну и по другую стороны от боковых поверхностей передней кромки 15. Можно также использовать моноблочное устройство 14 для забора воздуха. При этом имеется возможность выполнить на стенке устройства 14 для забора воздуха вырез, в который может быть вставлен профиль передней кромки 15.

В соответствии с другим вариантом реализации можно предусмотреть, чтобы устройство 14 для забора воздуха, моноблочное или не являющееся моноблочным, было установлено съемным образом на переднем конце 16 опорной конструкции 12. При этом устройство 14 для забора воздуха закрепляется на опорной конструкции 12 при помощи любого подходящего в данном случае реверсивного или обратимого средства, например посредством зажимов, болтов или других средств.

Формула изобретения

1. Вертикальное хвостовое оперение (5) для воздушного судна (1), содержащее киль (11) и руль (25) направления, причем вертикальное хвостовое оперение снабжено двигателем (7), проходящим в плоскости, содержащей это вертикальное хвостовое оперение, отличающееся тем, что двигатель проходит консольно за пределы киля и закреплен на киле посредством опорной конструкции (12), причем два канала (23, 24) для прохода воздуха выполнены по одну и по другую стороны от киля и расположены внутри опорной конструкции между внутренней оболочкой (31) опорной конструкции и наружной стенкой киля.

2. Вертикальное хвостовое оперение по п.1, отличающееся тем, что опорная конструкция содержит множество полуколец (17), расположенных по одну и по другую стороны от киля, причем радиус кривизны этих полуколец повторяет радиус кривизны корпуса двигателя.

3. Вертикальное хвостовое оперение по п.2, отличающееся тем, что каждое из полуколец жестко связано с определенным местом нижнего конца (18) и с определенным местом верхнего конца (19) одной из боковых поверхностей киля.

4. Вертикальное хвостовое оперение по любому из пп.2 или 3, отличающееся тем, что опорная конструкция снабжена наружной оболочкой (30) и внутренней оболочкой (31), причем полукольца расположены в некотором внутреннем объеме, сформированном между наружной и внутренней оболочками.

5. Вертикальное хвостовое оперение по п.4, отличающееся тем, что двигатель жестко связан с задним концом опорной конструкции.

6. Вертикальное хвостовое оперение по п.1, отличающееся тем, что опорная конструкция (12) содержит по меньшей мере одно кольцо (20), причем кольцо расположено в определенном месте переднего конца (16) и/или заднего конца опорной конструкции.

7. Вертикальное хвостовое оперение по любому из пп.2 или 3, отличающееся тем, что опорная конструкция (12) содержит по меньшей мере одно кольцо (20), причем кольцо расположено в определенном месте переднего конца (16) и/или заднего конца опорной конструкции.

8. Вертикальное хвостовое оперение по п.5, отличающееся тем, что опорная конструкция (12) содержит по меньшей мере одно кольцо (20), причем кольцо расположено в определенном месте переднего конца (16) и/или заднего конца опорной конструкции.

9. Вертикальное хвостовое оперение по п.1, отличающееся тем, что устройство (14) для забора воздуха проходит консольно за пределы киля, причем устройство для забора воздуха жестко связано с передним концом опорной конструкции (12).

10. Вертикальное хвостовое оперение по любому из пп.2 и 3, 6, отличающееся тем, что устройство (14) для забора воздуха проходит консольно за пределы киля, причем устройство для забора воздуха жестко связано с передним концом опорной конструкции (12).

11. Вертикальное хвостовое оперение по п.9, отличающееся тем, что устройство (14) для забора воздуха выполнено моноблочным и съемным.

12. Воздушное судно (1), снабженное вертикальным хвостовым оперением (5) в соответствии с одним из пп.1-11.

РИСУНКИ