Патент на изобретение №2225664

(54) ОБТЕКАТЕЛЬ

(57) Реферат:

Изобретение относится к авиационной промышленности, к конструкциям керамических головных антенных обтекателей. Технический результат заключается в улучшении эксплуатационно-технических характеристик. Сущность изобретения заключается в том, что обтекатель ракеты включает керамическую оболочку, соединенную через теплоизолятор эластичным компаундом с согласованным по ТКЛР с ней металлическим шпангоутом. На наружной поверхности шпангоута в области его крепления с корпусом ракеты расположен кольцевой или в виде секторов бурт. Теплоизолятор выполнен из материала оболочки, жестко связан или выполнен за одно целое с ней. Компаунд состоит из смеси пасты полисилоксана с катализатором и обеспечивает эластичную связь деталей через адгезионные подслои на соединяемых поверхностях элементов. В расширяющуюся к торцу обтекателя полость, образованную внутренней поверхностью теплоизолятора и наружной поверхностью шпангоута, введена эластичная обечайка. В зоне соединения шпангоута с оболочкой отношение максимальной толщины стенки шпангоута к минимальной суммарной толщине оболочки и теплоизолятора составляет 0,1-0,3, минимальная толщина слоя компаунда в 1,5-2,0 раза превышает максимальную эксплуатационную разницу осевых температурных деформаций соединяемых деталей, а максимальная толщина слоя компаунда в 2-3 раза больше минимальной. При выполнении крепежного бурта в виде секторов кольца средняя суммарная окружная длина секторов составляет 0,2-0,45 от длины периметра. На торец керамической оболочки приформован слой из материала эластичной обечайки, в хвостовом торце шпангоута выполнены сквозные радиальные пазы, между крепежным буртом шпангоута и торцом керамической оболочки обтекателя введен дополнительный металлический кольцевой элемент. 4 з.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к авиационной промышленности, преимущественно к конструкциям керамических головных антенных обтекателей ракет различных классов.

Применение керамики в качестве радиопрозрачного материала оболочек для антенных обтекателей современных и перспективных ракет обусловлено как радиотехническими, так и теплопрочностными требованиями к конструкции обтекателя. При увеличении скорости, маневренности, дальности полета ракеты возрастают требования к несущей способности конструкции обтекателя в условиях эксплуатационных термоциклических и теплосиловых аэродинамических воздействий.

Для обеспечения надежного соединения керамической оболочки с металлическим корпусом ракеты требуется преодоление сложных противоречивых технических требований: при высокой заданной теплопрочности – обеспечение эластичности связи элементов; при необходимой согласованности по тепловым перемещениям соединительных элементов – обеспечение технологичности, унифицированности, простоты, долговечности, надежности конструкции и т.д.

Конструкция антенного обтекателя ракеты по патенту США 4520364, МПК 6 Н 01 Q 1/28, 1/42, 1985 г состоит из керамической оболочки, переходного шпангоута из композиционного материала с теплоизоляционной прокладкой, стыковочного металлического шпангоута, наружных переходных металлических лепестковых соединительных элементов.

Вопрос работоспособности и надежности связи керамической оболочки с переходным шпангоутом в условиях полета ракеты в этой конструкции решается применением дорогостоящих композиционных материалов на основе углеродных волокон и высокотеплопрочного клея, предъявляющего жесткие требования к допускам на изготовление соединяемых деталей, что создает определенные трудности в технологии изготовления обтекателей. Низкая теплоемкость композиционного материала вызывает перегрев клеевого шва, что требует повышения его теплопрочности и выбора новых более термостойких жестких клеев горячего отверждения в ущерб технологичности конструкции. Низкая в сравнении с металлами прочность композиционного материала на смятие резко усложняет вопрос соединения переходного шпангоута со стыковочным. Кроме технологических недостатков рассматриваемая конструкция обладает повышенным аэродинамическим сопротивлением из-за щелей между наружными переходными лепестковыми соединительными элементами и ограниченной несущей способностью обтекателя, регламентируемой теплопрочностью переходного шпангоута из композиционного материала, особенно при выполнении его тонкостенным.

Известна конструкция обтекателя по патенту США 3114319, НКИ 102. 92.5., 1962, состоящая из керамической оболочки и установленного в ее полости с зазором металлического элемента в виде кольца, связанных через эластичные резиновые кольца, помещенные в проточках наружной поверхности металлического кольца.

Основным недостатком такой конструкции является ее низкая несущая способность при неосесимметричном силовом воздействии в случае малых значений отношения длины соединения к диаметру соединяемых деталей. Это происходит либо из-за высокого уровня распора в керамической оболочке от большого углового смещения соединяемых деталей на резиновых кольцах, либо из-за локального контакта керамического элемента с металлическим при их взаимных эксплуатационных радиальных перемещениях, больших, чем величина гарантированного радиального зазора между ними.

Известна конструкция обтекателя ракеты по патенту РФ 2168815, МПК 6 Н 01 Q 1/42, 2000, состоящая из керамической оболочки в виде колпака и металлического шпангоута, соединенных слоем эластичного адгезива. В расширяющую полость, образованную в передней торцевой части шпангоута внутренней поверхностью оболочки и наружной поверхностью шпангоута введена эластичная обечайка, а к шпангоуту подсоединен или выполнен за одно целое с ним аккумулятор тепла. Такая конструкция обтекателя обеспечивает функционирование ракеты класса “поверхность-воздух” при высоких уровнях силовых и нестационарных тепловых воздействиях и упрощает технологию создания обтекателя. Однако такая конструкция не допускает высокого уровня (300^oС) эксплуатационного прогрева элементов соединения, характерного для обтекателей ракет класса “воздух – поверхность” и “воздух – воздух”. Из-за предварительного нагрева шпангоута обтекателя при совместном полете ракеты с носителем и высокой радиальной жесткости шпангоута – аккумулятора тепла температура в нем около 200^oС уже является критической, вызывающей разрушение оболочки из-за распора шпангоутом. Охлаждение места соединения элементов путем отвода тепла массивным шпангоутом становится неэффективным.

Известна конструкция соединительного неразъемного узла по патенту РФ 2145005, МПК 7 F 16 В 4/00, 11/20, 1998, в которой используется эффект дополнительного теплосопротивления между внутренней поверхностью неметаллического элемента и сплошным металлическим кольцом. Неметаллический (керамическая оболочка) и металлический (шпангоут) элементы, соединенные посредством склеивания, подвергаются воздействию теплового потока, который последовательно распространяется через неметаллический и металлический элементы. При этом металлический элемент выполнен из соединенных между собой посредством перемычек частей: внутренней части – сплошного металлического кольца и внешней части из не соприкасающихся друг с другом участков.

Эта конструкция имеет следующие недостатки: при нестационарном тепловом воздействии из-за отсутствия (существенно сниженного) отвода тепла через перемычки на металлическое сплошное кольцо перегревается эластичный слой клея, соединяющий неметаллический элемент с металлическим, что снижает несущую способность конструкции; из-за высокого уровня стационарного прогрева конструкции (150. . . 240^oС), характерного для ракет класса “воздух-поверхность”, “воздух-воздух”, ограничивается допустимый уровень и длительность нестационарного теплового воздействия, что связано с радиальной жесткостью внутреннего сплошного металлического кольца и допустимым уровнем его прогрева, выше которого происходит разрыв керамической оболочки из-за рассогласования по ТКЛР материалов неметаллического и металлического элементов; – изготовление подобной конструкции также сопряжено с трудностями технологического характера, преодоление которых не представляется целесообразным из-за вышеперечисленных недостатков технического характера. Таким образом, основным недостатком данной конструкции узла соединения является перегрев клеевого слоя, соединяющего металлический и неметаллический элементы, приводящий к снижению несущей способности узла соединения, что происходит из-за недостаточно эффективного отвода от клея и внешней части внутренней частью металлического элемента, разделенных тонкими перемычками – стенками. При высокой радиальной жесткости сплошной внутренней части металлического элемента невозможно обеспечить работоспособность конструкции при прогреве, характерном для высокоскоростных современных и перспективных ракет класса “воздух-поверхность” и “воздух-воздух”. Недостатком рассматриваемой конструкции является также ее нетехнологичность.

Известна конструкция обтекателя по патенту РФ 2090956, МПК 6 Н 01 Q 1/42, 1994, выбранная в качестве прототипа. В этой конструкции соединение керамической оболочки со шпангоутом из инвара выполнено с помощью толстого слоя герметика. Основные недостатки в этой конструкции следующие:
– эластичность резиноподобного крепежного слоя даже с существенно большой (2. . . 3 мм) его толщиной по сравнению с рекомендуемыми разработчиками клеев толщинами (0,05…0,2 мм) из-за несжимаемости крепежного слоя из беспористой резины подобно жидкости практически не оказывает сколько-нибудь заметного положительного эффекта по снижению напряжений в керамической оболочке как при стационарных (термоциклические воздействия: климатические теплосмены; совместный многократный полет с ракетоносителем), так и нестационарных температурных воздействиях в автономном полете;
– при увеличении толщины крепящего слоя клея-герметика его прочность при сдвиге падает не катастрофически, но при нестационарном тепловом воздействии контактирующая с эластичным резиноподобным клеем поверхность керамической оболочки из-за высокого теплового сопротивления толстого клеевого шва перегревается и в свою очередь нагревает клей, что приводит к снижению несущей способности обтекателя;
– при неосесимметричном силовом воздействии на керамическую оболочку большая толщина эластичного крепежного слоя приводит к увеличению напряжений в ней и, тем самым, к снижению ее несущей способности, а также к увеличению радиальных перемещений оболочки в зоне антенны. Это может приводить к недопустимому защемлению зеркала антенны внутренней поверхностью оболочки или к вынужденному увеличению гарантированного радиального зазора между антенной и обтекателем, что снижает точность наведения на цель;
– так как толщина оболочки в радиопрозрачной зоне выбирается, в основном, из радиотехнических требований, но с учетом требований по прочности, то в зоне узла стыковки ее со шпангоутом, где возникают наибольшие напряжения, большое значение имеют геометрические параметры элементов соединения, так, например, существенное снижение толщины керамической оболочки к ее торцу в зоне соединения приводит к перегреву клея и шпангоута и снижает ее несущую способность;
– конструкция шпангоута обтекателя выполнена многоэлементной (переходной и стыковочный шпангоуты, штифты, элементы герметизации и теплозащиты…), что хотя и обеспечивает работоспособность обтекателей с подобными конструкциями шпангоутов, но требует излишних затрат.

Целью заявляемого технического решения является улучшение эксплуатационно-технических характеристик обтекателя: увеличение допустимых времени и уровня эксплуатационных тепловых нестационарных воздействий при одновременном повышении уровня воспринимаемых нагрузок (несущая способность при теплосиловых воздействиях); увеличение допустимого уровня стационарного прогрева конструкции; обеспечение возможности применения более широкого спектра материалов для изготовления шпангоута; упрощение технологии создания обтекателя.

Сущность предлагаемого технического решения состоит в следующем:
1. Обтекатель, включающий керамическую оболочку, металлический шпангоут и эластичный компаунд, отличающийся тем, что шпангоут связан с оболочкой через теплоизолятор, выполненный из материала оболочки за одно целое или жестко связанный с ней, и имеет на наружной поверхности хвостовой части, выступающей за торец оболочки, крепежный кольцевой или в виде равномерно расположенных секторов по периметру бурт и выполнен из материала, согласованного по ТКЛР в заданном интервале температур с материалом оболочки, компаунд состоит из смеси пасты полисилоксана с катализатором и обеспечивает эластичную связь теплоизолятора со шпангоутом через адгезионные подслои на соединяемых поверхностях, в расширяющуюся к торцу обтекателя полость, образованную внутренней поверхностью теплоизолятора и наружной поверхностью шпангоута введена эластичная обечайка из материала компаунда, при этом в области связи теплоизолятора со шпангоутом вне обечайки отношение толщины шпангоута к суммарной толщине оболочки и теплоизолятора составляет 0,1…0,3, допустимая минимальная суммарная толщина слоя эластичного компаунда, включая толщину подслоев, в 1,5. . .2,0 раза превышает максимальную эксплуатационную разницу осевых температурных деформаций теплоизолятора и шпангоута, а его допустимая максимальная толщина в 2…3 раза больше минимальной.

2. Обтекатель по п.1, отличающийся тем, что средняя суммарная окружная длина секторов крепежного бурта составляет 0,2…0,45 от длины периметра.

3. Обтекатель по п.1, отличающийся тем, что на торец керамической оболочки приформован слой из материала компаунда.

4. Обтекатель по п. 1, отличающийся тем, что между крепежным буртом шпангоута и торцом керамической оболочки обтекателя введен дополнительный металлический кольцевой элемент.

5. Обтекатель по п.1, отличающийся тем, что в хвостовом торце шпангоута выполнены сквозные радиальные пазы.

Устранение недостатков прототипа или снижение их влияния на работоспособность обтекателя в предлагаемой конструкции достигается следующим:
– снижение напряженного состояния керамической оболочки при силовом и теплосиловом воздействиях в зоне стыкового узла со шпангоутом обеспечивается введением между оболочкой и шпангоутом теплоизолятора из материала оболочки. Это позволяет снизить эксплуатационные температуры как компаунда, так и шпангоута, увеличить степень согласованности по ТКЛР материалов оболочки и шпангоута и тем самым расширить температурно-временной эксплуатационный диапазон функционирования обтекателя. Керамическая оболочка с теплоизолятором жестко связана (выполнена заодно целое с ней или скреплена высокотеплостойким жестким клеем), что обеспечивает увеличение несущей способности обтекателя за счет увеличения толщины оболочки в нерадиопрозрачной его зоне, т.е. в области наиболее нагруженной от влияния стыкового узла;
– эластичная обечайка, введенная в расширяющуюся к торцу обтекателя полость между теплоизолятором и шпангоутом, дополнительно снижает напряженное состояние в торцевой зоне оболочки обтекателя, что позволяет как при силовых, так и при теплосиловых воздействиях увеличить несущую способность обтекателя и расширить температурно-временной диапазон его эксплуатации. Утолщение оболочки к торцу или подкрепление ее теплоизолятором в основании снижает окружные напряжения в торцевой части оболочки и вероятность начала ее разрушения в этой области из-за концентраторов напряжений – микродефектов, сколов…, образующихся при обрезке торцевого припуска и механической обработке торцевой части заготовки оболочки с теплоизолятором.

Приложение в носовой части оболочки поперечной (перерезывающей) силы, имитирующей при наземных испытаниях заданное эксплуатационное неосесимметричное аэродинамическое воздействие, приводит из-за высокой эластичности компаунда к существенному относительному угловому перекосу осей оболочки и шпангоута и тем самым вызывает значительное контактное взаимодействие в радиальном направлении шпангоута с торцевой частью оболочки через теплоизолятор. Таким образом, благодаря эластичной обечайке (с размерами, выбираемыми экспериментально-теоретическим путем, например, в осевом направлении, соизмеримыми с суммарной толщиной теплоизолятора с оболочкой, и толщиной 1,5… 3,0 мм у торца теплоизолятора) напряженное состояние в торцевой части оболочки снижается и тем самым исключается опасность начала разрушения оболочки в этой области. Это обеспечивается как при силовых, так и при тепловых воздействиях – в случае перегрева торцевой части шпангоута в зоне крепежного бурта и теплосилового взаимодействия бурта шпангоута с соединительными элементами корпуса ракеты;
– выбранный диапазон (0,1…0,3) соотношений толщины шпангоута в области связи с теплоизолятором вне обечайки к общей толщине оболочки и теплоизолятора имеет принципиальное значение, так как обеспечивает требуемую степень согласованности по ТКЛР материалов шпангоута и керамической оболочки в зависимости от режима эксплуатации, т.е. обеспечивает работоспособность обтекателя при разных температурных деформациях соединяемых элементов. Экспериментально-теоретические оценки и технологические проработки подтверждают это. Меньшие значения соотношений ограничиваются теплопрочностью, допустимой деформативностью или потерей устойчивости шпангоута в зоне сжатия или в области максимальных перерезывающих нагрузок, а большие – допустимой степенью рассогласованности по ТКЛР материалов керамической оболочки, теплоизолятора и шпангоута, т. е. допустимым эксплуатационным прогревом шпангоута при выбранном для него материале и заданном силовом воздействии;
– для обеспечения работоспособности конструкции с заданным уровнем надежности и долговечности выбор допустимого диапазона толщин эластичного компаунда, включая толщины адгезионных подслоев на склеиваемых поверхностях теплоизолятора и шпангоута вне обечайки, является также принципиально важным. Экспериментально доказана рациональность, целесообразность и эффективность выбранных диапазонов этих толщин из условия, что минимальная допустимая толщина в 1,5. . . 2,0 раза превышает максимальную эксплуатационную разницу осевых температурных деформаций соединяемых участков теплоизолятора и шпангоута, а максимальная допустимая толщина в 2…3 раза больше минимальной. Надежность работы рассматриваемой системы снижается в случае нарушения предлагаемых соотношений. Это связано с тем, что меньшие значения толщины компаунда с адгезионными подслоями снижают теплопрочность соединения и ее стабильность из-за нарушения целостности клеевого слоя при термоциклических воздействиях и проявления эффекта “бедности, голода” клеевого шва, а большие значения отрицательно влияют на несущую способность обтекателя из-за повышенной деформативности высокоэластичного клеевого слоя. Использование компаунда, получаемого из смеси пасты полисилоксана с катализатором, для обеспечения его отверждения в условиях окружающей среды и адгезионных подслоев холодной сушки на соединяемых поверхностях теплоизолятора и шпангоута обеспечивает требуемые технологичность и надежность конструкции обтекателя при кратковременном прогреве компаунда и шпангоута до 200…300^oС;
– использование на наружной поверхности шпангоута, в его хвостовой части, выступающей за торец оболочки, крепежного кольцевого или в виде равномерно расположенных секторов по периметру бурта обеспечивает возможность создания надежной механической связи с металлическим шпангоутом корпуса ракеты, например, с помощью традиционного клинового соединения;
– с целью герметизации торца оболочки обтекателя (для случая выполнения ее из пористого материала), исключения вероятности разрушения ее от контакта с металлическим корпусом ракеты, а также для увеличения несущей способности обтекателя за счет снижения осевых (меридиональных) сдвигающих напряжений в компаунде от изменения кинематической схемы взаимодействия оболочки со шпангоутом и торцом корпуса второго отсека ракеты (вращение оболочки от действующего на нее изгибающего момента не относительно нейтральной оси оболочки и шпангоута, а относительно пятна контакта торца оболочки с торцом корпуса второго отсека ракеты при раскрытии их стыка) на торец керамической оболочки приформован слой из материала компаунда толщиной, превышающей максимально возможные смещения в осевом направлении керамической оболочки относительно шпангоута при неосесимметричном силовом воздействии;
– выполнение крепежного бурта шпангоута в виде секторов обеспечивает, кроме этого, возможность соединения шпангоута обтекателя с корпусом ракеты и без крепежных клиновых элементов, а с помощью байонетного соединения, применяемого, например, в фотооптике для крепления объектива к корпусу фотоаппарата. Такое исполнение бурта позволяет обтекателю предлагаемой конструкции быть самодостаточным для проведения всех наземных испытаний при использовании чисто механической связи с имитаторами второго отсека ракеты и поставляться смежнику для окончательной сборки с использованием неразъемного клее-механического соединения с корпусом ракеты;
– для варианта выполнения крепежного бурта в виде секторов их суммарная длина составляет 0,2…0,45 от длины периметра шпангоута, по которому расположены сектора, верхняя граница выбирается из условия возможности обеспечения сборки байонетного соединения, а нижняя из условия максимально возможного (допустимого) снижения радиальной жесткости шпангоута в области бурта для снижения влияния его прогрева на температурный распор оболочки шпангоутом и его необходимой теплопрочности в области секторов бурта;
– для снижения прогрева хвостовой части шпангоута через элементы корпуса ракеты его наружная поверхность может быть покрыта теплозащитным слоем из материала компаунда, с этой же целью этим же материалом могут быть заполнены при сборке с корпусом ракеты промежутки между секторами крепежного бурта. Для снижения прогрева шпангоута обтекателя от элементов корпуса ракеты, возможности обеспечения фиксации шпангоута от окружного смещения и его центрирования (предотвращения радиального смещения обтекателя относительно корпуса ракеты) в хвостовом торце шпангоута могут быть выполнены сквозные радиальные пазы. Для увеличения эффекта теплозащищенности торца шпангоута пазы могут быть выполнены на большей части окружности и заполнены эластичным компаундом;
– при жестких конструктивных ограничениях по строительной высоте узла соединения (минимальный внутренний диаметр шпангоута выбирается исходя из необходимости обеспечения прохода зеркала антенны в полость оболочки обтекателя) и высоких температурах в шпангоуте и компаунде при тепловом воздействии при совместном полете ракеты с носителем целесообразно между крепежным буртом шпангоута и торцом керамической оболочки обтекателя ввести дополнительный кольцевой металлический элемент, внутренней поверхностью жестко или эластично связанный со шпангоутом. Это, в первую очередь, позволяет подкрепить шпангоут для восприятия поперечной эксплуатационной нагрузки на обтекатель в области торца керамической оболочки и, тем самым, увеличить несущую способность обтекателя, а также обеспечить целый ряд благоприятных для предлагаемой конструкции положительных эффектов: более равномерно распределить торцевые усилия на керамическую оболочку за счет увеличения площади контакта на торце керамической оболочки, обеспечить возможность, при необходимости, расположения шпилек в кольцевом элементе для соединения со вторым отсеком ракеты, использования наружной (внешней) поверхности дополнительного кольцевого элемента для крепления элементов в виде кольцевого козырька, направленных в одну из сторон или в обе стороны от торцевых поверхностей дополнительного кольцевого элемента, для обеспечения, например, защиты от эрозии теплозащитного покрытия второго отсека ракеты, восприятия части перерезывающей нагрузки с керамической оболочки на тонкостенный шпангоут и т.д.

На чертеже изображены варианты предлагаемой конструктивной схемы обтекателя. Верхняя половина фигуры 1 характеризует апробированные конструкции изделий класса “поверхность-воздух”, а нижняя – классов “воздух-поверхность” и “воздух-воздух”.

Обтекатель состоит из керамической оболочки 1 с низким ТКЛР, соединенной с металлическим шпангоутом 2, согласованным по ТКЛР с керамической оболочкой благодаря его оптимальной толщине, через теплоизолятор 3, выполненный из материала оболочки, эластичным компаундом 4 с адгезионными подслоями (условно не показаны) на соединяемых поверхностях теплоизолятора и шпангоута. В расширяющуюся к торцу обтекателя полость между внутренней поверхностью теплоизолятора и наружной поверхностью шпангоута введена эластичная обечайка 5, выполненная из материала компаунда. На наружной поверхности части шпангоута, выступающей за торец керамической оболочки, размещен крепежный бурт 6. На верхней половине чертежа представлен вариант крепежного бурта в виде секторов 7, а также радиальные сквозные пазы 8 на хвостовом торце шпангоута и приформованный к торцу оболочки и теплоизолятора слой 9 эластичного компаунда. На нижней половине чертежа обтекателя представлен вариант исполнения предлагаемого изобретения при выполнении крепежного бурта шпангоута в виде кольца, а также дополнительный кольцевой элемент 10, жестко (с помощью винтов, болтов, заклепок или выполненный за одно целое со шпангоутом и в этом случае в дополнительном кольцевом элементе при необходимости возможно выполнение элементов, снижающих его радиальную жесткость – осевые отверстия, полости, сквозные в осевом направлении пазы…) или эластично (с помощью клеевого соединения эластичным компаундом по всей площади сопрягаемых поверхностей шпангоута и дополнительного кольцевого элемента, а также при необходимости введение механической связи, например, с помощью радиально устанавливаемых штифтов. ..) связанный со шпангоутом в месте 11 (варианты возможной фиксации дополнительного кольцевого элемента со шпангоутом условно не показаны), имеющий при необходимости резьбовые гнезда 12 для соединения с корпусом ракеты, козырьки 13, 14, жестко связанные с ним, или выполненные за одно целое, или имеющие относительную свободу взаимных температурных деформаций в радиальном направлении в местах 15 (например, с помощью радиально поставленных штифтов, которые условно не показаны…). Места 16 козырька 13 дополнительного кольцевого элемента могут использоваться непосредственно для крепления с корпусом ракеты с помощью механического соединения (винтового, клинового…) или обеспечивать возможность установки крепежных элементов для соединения корпуса ракеты с крепежным буртом шпангоута обтекателя. На виде А чертежа теплозащитные вставки 17 в полости дополнительного кольцевого элемента обеспечивают, при необходимости, дополнительную теплозащиту шпангоута обтекателя и снижают до необходимого уровня радиальную приведенную жесткость самого дополнительного кольцевого элемента.

В качестве примеров реализации предлагаемого изобретения можно привести многие внедренные и исследованные на уровне проработок в условиях наземных испытаний конструкции обтекателей ракет различных классов с различными условиями эксплуатации. Объединяющим у этих разных обтекателей является подобие и аналогия решения технических противоречий путем, предложенным в настоящем изобретении.

Оболочки диаметром у основания 400 мм из кварцевой керамики, ТКЛР которой 0,510^-6, 1/град с равнотолщинной до основания полуволновой стенкой, соединенные с металлическим шпангоутом из сплава с ТКЛР (3…5)10^-6, 1/град в диапазоне температур от 200 до 300^oС эластичным крепящим слоем компаунда согласно прототипу не работоспособны уже при 200^oС из-за распора оболочки шпангоутом даже при толщине компаунда 1… 3 мм.

Обтекатели таких же габаритов, но с новыми предлагаемыми конструктивными элементами и оптимальными геометрическими параметрами (соотношениями) позволяют реализовать предельные возможности керамической оболочки как при нормальной температуре, так и при 300^oС в эластичном слое компаунда и шпангоуте. При этом увеличивается возможная длительность полета ракет различных классов в жестких условиях эксплуатации с соблюдением требований по технологичности и унифицированности конструкции обтекателя.

Источники информации
1. Патент США 4520364, МПК 6 Н 01 Q 1/28, 1/42, 1985.

2. Патент США 3114319, НКИ 102. 92.5., 1962.

3. Патент РФ 2168815, МПК 6 Н 01 Q 1/42, 2000.

4. Патент РФ 21450005, МПК 6 F 16 В 4/00, 11/00, 1998.

5. Патент РФ 2090956, МПК 6 Н 01 Q 1/42, 1994.

Формула изобретения

1. Обтекатель, включающий керамическую оболочку, металлический шпангоут и эластичный компаунд, отличающийся тем, что шпангоут связан с оболочкой через теплоизолятор, выполненный из материала оболочки за одно целое или жестко связанный с ней, и имеет на наружной поверхности хвостовой части, выступающей за торец оболочки, крепежный кольцевой или в виде равномерно расположенных секторов по периметру бурт, и выполнен из материала, согласованного по ТКЛР в заданном интервале температур с материалом оболочки, компаунд состоит из смеси пасты полисилоксана с катализатором и обеспечивает эластичную связь теплоизолятора со шпангоутом через адгезионные подслои на соединяемых поверхностях, в расширяющуюся к торцу обтекателя полость, образованную внутренней поверхностью теплоизолятора и наружной поверхностью шпангоута введена эластичная обечайка из материала компаунда, при этом в области связи теплоизолятора со шпангоутом вне обечайки отношение толщины шпангоута к суммарной толщине оболочки и теплоизолятора составляет 0,1-0,3, допустимая минимальная суммарная толщина слоя эластичного компаунда, включая толщину подслоев, в 1,5-2,0 раза превышает максимальную эксплуатационную разницу осевых температурных деформаций теплоизолятора и шпангоута, а его допустимая максимальная толщина в 2-3 раза больше минимальной.

2. Обтекатель по п.1, отличающийся тем, что средняя суммарная окружная длина секторов крепежного бурта составляет 0,2-0,45 от длины периметра.

3. Обтекатель по п.1, отличающийся тем, что на торец керамической оболочки приформован слой из материала компаунда.

4. Обтекатель по п.1, отличающийся тем, что между крепежным буртом шпангоута и торцем керамической оболочки обтекателя введен дополнительный металлический кольцевой элемент.

5. Обтекатель по п.1, отличающийся тем, что в хвостовом торце шпангоута выполнены сквозные радиальные пазы.

РИСУНКИ

PC4A Государственная регистрация перехода исключительного права без заключения договора

Дата и номер государственной регистрации перехода исключительного права: 26.09.2012 № РП0002589

Лицо(а), исключительное право от которого(ых) переходит без заключения договора:

Федеральное государственное унитарное предприятие “Обнинское научно-производственное предприятие “Технология” (RU)

Правопреемник: Открытое акционерное общество “Обнинское научно-производственное предприятие “Технология” (RU)

(73) Патентообладатель(и):

Открытое акционерное общество “Обнинское научно-производственное предприятие “Технология” (RU)

Дата внесения записи в Государственный реестр: 26.09.2012

Дата публикации: 10.11.2012