Патент на изобретение №2228881

(54) ПЕРЕДНЯЯ ЧАСТЬ КОРПУСА САМОЛЕТА

(57) Реферат:

Изобретение относится к конструкциям широкофюзеляжных самолетов. Передняя часть корпуса самолета содержит герметичный отсек 20 и негерметичный отсек 18, предназначенный для размещения носового шасси в убранном положении и образующий нижнюю переднюю концевую секцию передней части корпуса. Отсек для шасси отделен от герметичного отсека потолком 14, который может быть выгнут вниз, и задней перегородкой 16, усиленными элементами жесткости. Отсек для шасси может иметь задний выступ 18а, выходящий за заднюю перегородку, а носовое шасси закреплено шарнирно в задней части выступа так, что в убранном положении оно входит вперед в отсек для шасси. Задний выступ содержит боковые перегородки, которые выполнены наклонными и сходятся друг с другом вблизи верха отсека для шасси. В задней перегородке предусмотрен по меньшей мере один люк по существу овальной формы с вертикальной главной осью. Перед отсеком для шасси расположен отделенный от него отсек для радиолокатора. Изобретение улучшает аэродинамические свойства и расширяет функциональные возможности. 12 з.п. ф-лы, 5 ил.

Данное изобретение относится к передней части корпуса самолета, которая, в частности, пригодна для широкофюзеляжных и сверхширокофюзеляжных самолетов.

В настоящее время, как схематично показано на фиг.1 и 2, передняя часть корпуса широкофюзеляжного самолета содержит герметичный отсек 1, который продолжен вперед антенным обтекателем 2, который содержит отсек 3 для РЛС. Внутри герметичного отсека 1 плоское перекрытие 4 поддерживает кабину экипажа и грузовой отсек. Могут быть предусмотрены один или несколько люков 5 в нижней части фюзеляжа в герметичной зоне за отсеком 3 для РЛС для обеспечения возможности доступа наземного обслуживающего персонала в секцию герметичного отсека 1, расположенную под перекрытием 4, для выполнения работ по обслуживанию самолета.

В герметичной зоне фюзеляжа предусмотрен негерметичный отсек 6 для размещения носового шасси 7 в убранном положении. Отсек 6 для шасси отделен от герметичного отсека 1 рядом перегородок. Перегородки включают в себя две боковые перегородки, которые более или менее вертикальны, переднюю перегородку, заднюю перегородку, а также потолок, который часто наклонен в направлении нижней поверхности спереди назад, когда колеса находятся спереди узла крепления стойки тележки шасси в убранном положении.

Следует отметить, что в зависимости от типа самолета конструкторы стремятся обычно уменьшить размеры отсека для шасси путем использования форм, которые более или менее сложны, с целью увеличения, среди прочего, полезного пространства в герметичном отсеке. Однако во всех этих вариантах выполнения конструкция передней части корпуса остается стандартной и сохраняются другие проблемы.

Обычная конструкция передней части корпуса транспортных самолетов показана на фиг.11.4.3 и 11.4.4 (страница 400) в сборнике Chun Yung Nui “Airframe structural design”, который является фундаментальным трудом в области проектирования самолетов.

Однако стандартная конструкция имеет целый ряд недостатков.

Например, доступ в камеру 3 для РЛС возможен только снаружи после снятия обтекателя 2. Эта операция, которую необходимо проводить при любых работах по обслуживанию, ремонту или тестированию антенны РЛС, всегда требует использования винтов и/или шарниров для крепления обтекателя 2 к фюзеляжу. Для проведения этой операции система крепления обтекателя требует постоянного наличия определенных допусков. Следовательно, неизбежно появляются перепады между кромками обтекателя 2 и обшивкой самолета. Эти перепады, которые имеют значительную величину или по меньшей мере которыми нельзя пренебрегать, расположены в критической зоне. Это приводит к изменению аэродинамического сопротивления и может отрицательно воздействовать на анемометрические воздушные отверстия, расположенные вблизи обтекателя.

Кроме того, створки люков 5, которыми пользуется наземный персонал для доступа в нижнюю секцию герметичного отсека 1, раскрываются наружу. Перепады, которые обязательно есть между створками и обшивкой самолета, также приводят к увеличению аэродинамического сопротивления, которое ухудшает характеристики самолета.

Другой недостаток стандартной конструкции передней части корпуса самолета состоит в форме отсека 6 для шасси. Пространства между поверхностями самолета и боковыми поверхностями отсека для шасси часто ограничены и поэтому не используются. Однако эти пространства герметизированы и требуют усилительных элементов конструкции для соответствия герметизации.

Наконец, стандартное расположение отсека 6 для шасси ограничивает полезный объем, в особенности для колес и покрышек носового шасси 7, и препятствует установке более крупных колес при модернизации самолета. В сверхширокофюзеляжных самолетах, максимальная взлетная масса которых может превышать 500 тонн, нагрузка на переднее шасси требует использования колес и покрышек таких размеров, которые не совместимы со стандартной конструкцией отсека для шасси.

В основу изобретения поставлена задача создать переднюю часть корпуса самолета, конструкция которой позволяла бы решить все проблемы, связанные со стандартной конструкцией передней части корпуса.

Передняя часть корпуса самолета, согласно изобретению, позволяет отказаться от створок люков, которые открываются наружу, и значительно сократить количество снятий обтекателя, ограничив для этого операции съема обтекателя только работами, связанными с обслуживанием самого обтекателя или окружающей его конструкции. Это приводит к заметному улучшению аэродинамических свойств самолета.

Передняя часть корпуса самолета, согласно изобретению, позволяет также без труда приспосабливать полезный объем в отсеке для шасси к размерам колес и покрышек носового шасси в случае увеличения взлетной массы самолета.

Согласно изобретению, эти различные результаты достигаются с помощью передней части корпуса самолета, которая содержит герметичный отсек и негерметичный отсек для шасси, предназначенный для размещения носового шасси в убранном положении, и отличается тем, что негерметичный отсек для шасси образует переднюю нижнюю секцию указанной передней части корпуса самолета.

Другими словами, отсек для шасси проходит под кабиной экипажа вплоть до передней точки самолета. Таким образом, отсек для шасси отделен от герметичного отсека только потолком и задней перегородкой.

В предпочтительном варианте выполнения изобретения отсек для шасси имеет выступ в заднем направлении за заднюю перегородку. Шасси подвешено в указанном выступе в задней точке так, что оно в убранном положении проходит вперед в отсек для шасси.

Задний выступ отсека для шасси образован боковыми перегородками, которые могут быть по существу вертикальными или предпочтительно наклонными, так что они сходятся вблизи верха отсека.

Потолок отсека для шасси выполнен предпочтительно криволинейным, обращенным выпуклостью вниз. Этот признак позволяет потолку выдерживать разницу давлений, которая существует между двумя его поверхностями, в противном случае пришлось бы значительно увеличить массу потолка.

Для обеспечения доступа в часть герметичного отсека, расположенную за отсеком для шасси, не оказывая отрицательного воздействия на аэродинамические характеристики самолета, предусмотрен по меньшей мере один люк в задней перегородке отсека для шасси. Створки люка могут иметь по существу овальную форму с вертикальным расположением главной оси для придания конструкции узла большей прочности.

Повышенная прочность конструкции достигается также за счет снабжения потолка и задней перегородки элементами жесткости.

Для предотвращения частого снятия антенного обтекателя, что приводит к проблеме перепадов, известных в технологии съемных обтекателей и приводящих к увеличению аэродинамического сопротивления, предусмотрено предпочтительно по меньшей мере одно отверстие в передней перегородке, которая отделяет отсек для РЛС от отсека для шасси.

Колесо или колеса носового шасси расположены вблизи передней перегородки, когда шасси находится в убранном положении.

Наконец, для увеличения безопасности работы наземного персонала в отсеке для шасси внутри него предпочтительно предусмотрены поручни и/или защитная сеть.

Ниже приведено описание предпочтительного, но не ограничивающего объема варианта выполнения изобретения со ссылками на чертежи, на которых:

фиг.1 изображает схематично боковую проекцию передней части корпуса самолета согласно уровню техники (описана выше);

фиг.2 – поперечное сечение по линии II-II на фиг.1 (описана выше);

фиг.3 – боковую проекцию в частичном разрезе передней части корпуса самолета согласно изобретению;

фиг.4 – поперечное сечение по линии IV-IV на фиг.3;

фиг.5 – разнесенную перспективную проекцию передней части корпуса самолета, показанной на фиг.3 и 4.

На фиг.3-5 показан предпочтительный вариант выполнения передней части корпуса самолета согласно изобретению. Передняя часть корпуса такого типа предназначена предпочтительно для широкофюзеляжных и сверхширокофюзеляжных самолетов.

Позицией 10 обозначена поверхность, образующая наружную оболочку передней части корпуса самолета. Внутренний объем самолета, ограниченный поверхностью 10, разделен на две зоны с помощью герметичной перегородки 12.

Более точно, герметичная перегородка 12 содержит потолок 14 и заднюю перегородку 16, кромки которых соединены между собой, а также с поверхностью 10. Зона, расположенная под потолком 14 и впереди задней перегородки 16, образует нижнюю концевую секцию передней части корпуса самолета. Согласно изобретению, эта зона образует отсек 18 для шасси и не является герметичной.

Зона, расположенная над потолком 14 и за задней перегородкой 16, образует герметичный отсек 20 самолета. Эта зона содержит плоское перекрытие 22, которое расположено над потолком 14. На плоское перекрытие 22 опираются кабина экипажа и грузовой отсек самолета. Герметичный отсек 20 может иметь любую конструкцию и при этом соответствовать изобретению. Поэтому здесь не приводится его описание.

Как показано на фиг.3-5, потолок 14 предпочтительно выгнут вниз. Этот признак позволяет потолку 14 выдерживать разницу давлений, которая существует между негерметичным отсеком 18 для шасси и герметичным отсеком 20, иначе потолок должен бы быть слишком толстым.

По аналогичной причине предпочтительно предусмотрены элементы 24 жесткости, показанные на фиг.5, для оснащения разделительной перегородки 12, например, со стороны отсека 18 для шасси. В показанном варианте выполнения элементы 24 жесткости имеют форму угловых кронштейнов, нижнее плечо которых проходит по существу вертикально и опирается на заднюю перегородку 16, а верхнее плечо проходит по существу горизонтально и опирается на потолок 14.

Отсек 18 для шасси содержит задний выступ 18а, который продлевает отсек для шасси за заднюю перегородку 16 в нижней секции передней части корпуса самолета. Выступ 18а, который облегчает крепление стойки шасси и распределение нагрузки, заключен по существу между двумя боковыми перегородками 26 (смотри фиг.5).

В варианте выполнения, показанном на фиг.5, боковые перегородки 26 наклонены так, что они сходятся вблизи верха отсека. Такое расположение увеличивает полезное пространство в герметичном отсеке 20 по обе стороны от выступа 18а между выступом и поверхностью 10.

В варианте выполнения изобретения, который не изображен, боковые перегородки 26 могут быть по существу вертикальными. Большие размеры самолета и уменьшенная ширина выступа 18а обеспечивает простой доступ в пространство между выступом и поверхностью 10.

Отсек 18 для шасси, который удлинен назад выступом 18а, позволяет разместить большое носовое шасси 28 (смотри фиг.2 и 3) в передней части корпуса самолета. Такое оригинальное расположение отсека для шасси позволяет использовать носовое шасси 28, размеры колес и покрышек которого приспособлены к нагрузке, действующей на шасси в случае, если самолет является сверхширокофюзеляжным самолетом, максимальная масса которого может превышать 500 тонн. Сравнение фиг.2 и 4, на которых изображены поперечные сечения самолета под прямым углом к колесам при нахождении шасси в убранном положении, ясно показывает дополнительное пространство, обеспечиваемое данным изобретением (фиг.4) по сравнению с предшествующим уровнем техники (фиг.2).

Более подробно, носовое шасси 24 шарнирно закреплено в выступе 18а отсека 18 для шасси. Его приводят в убранное положение посредством поворота вперед, так что колеса и покрышки полностью размещаются внутри отсека 18 для шасси. Обычно затем несколько люков 30 закрывают отверстие 32 в нижней области поверхности 10, которое расположено напротив отсека 18 для шасси и проходит над выступом 18а. Размеры отверстия 32 согласованы с возможностью выхода носового шасси 28 из отсека для шасси после открытия люков 30 при приземлении самолета.

Как показано схематично на фиг.5, в задней перегородке 16 предусмотрен по меньшей мере один люк 34. Люк 34 обеспечивает доступ через отсек 18 для шасси в герметичный отсек 20 под плоским перекрытием 22. Люк 34 предпочтительно имеет по существу овальную форму, главная ось которой расположена по существу вертикально. Такая форма не влияет отрицательно на прочность задней перегородки 16. Люк 34 расположен между двумя смежными элементами 24 жесткости.

Оригинальное расположение отсека 18 для шасси, согласно изобретению, и наличие люка 34 в задней перегородке 16 обеспечивает доступ в герметичный отсек 20 через заднюю перегородку 16 без необходимости какого-либо люка в наружной поверхности 10 самолета. Таким образом, устраняется аэродинамическое сопротивление, вызываемое наличием такого люка в поверхности 10 самолета.

Обычно отсек 36 для РЛС образует носовую часть передней части корпуса самолета. Этот отсек спереди закрыт антенным обтекателем 38, который образует продолжение поверхности 10 самолета. Обычно обтекатель 38 скреплен с наружной поверхностью 10 с помощью винтов и/или шарниров (не изображены).

В отличие от существующих самолетов отсек 36 для РЛС непосредственно примыкает к отсеку 18 для шасси, от которого он отделен передней перегородкой 40. Предусмотренное в передней перегородке 40 по меньшей мере одно отверстие 42 обеспечивает доступ в отсек 36 для РЛС через отсек 18 для шасси, в частности, для проведения работ по обслуживанию. Этот доступ для обслуживания можно использовать в дождь или при других неблагоприятных погодных условиях, тогда как в настоящее время обслуживание антенны требует помещения самолета под навес. Такая конструкция обеспечивает выполнение плановых операций обслуживания без удаления обтекателя 38. Аэродинамическое согласование такого обтекателя с поверхностью 10 самолета обеспечить легче, чем в самолете, использующем стандартные решения.

Следует отметить, что оригинальный отсек для шасси, расположенный непосредственно за отсеком 36 для РЛС, позволяет размещать колесо или колеса шасси в убранном положении вблизи перегородки 40.

Для повышения уровня безопасности при проведении наземным персоналом работ внутри отсека 18 для шасси вдоль длины этого отсека проходят поручни 44 (смотри фиг.3). Поручни 44 позволяют наземному персоналу проводить в полной безопасности работы в отсеке 36 для РЛС и иметь полностью безопасный доступ через люк 34 в герметичный отсек 20 за перегородкой 16.

Поручни 44 можно использовать также для подвески сети (не изображена) вблизи потолка 14. Сеть такого типа используют для предотвращения ранений экипажа или повреждения кабины экипажа в результате отбрасывания в направлении потока 14 кусков переднего шасси 28 в случае разрыва покрышек или поломки других частей шасси при приземлении самолета или при пробеге по поверхности.

Доступ в отсек 18 для шасси может обеспечиваться с помощью мобильного внешнего трапа или автомобиля с подъемником. Для этой цели в отсеке 18 для шасси может быть также предусмотрен складной трап (не изображен).

Изобретение явно не ограничивается описанным выше предпочтительным вариантом выполнения. Форма потолка 14 и отсека 18 для шасси может быть другой и тем не менее соответствовать изобретению.

Формула изобретения

1. Передняя часть корпуса самолета, содержащая герметичный отсек и негерметичный отсек для шасси, предназначенный для размещения носового шасси в убранном положении, отличающаяся тем, что негерметичный отсек для шасси образует нижнюю переднюю концевую секцию передней части корпуса.

2. Передняя часть корпуса самолета по п.1, отличающаяся тем, что отсек для шасси отделен от герметичного отсека потолком и задней перегородкой.

3. Передняя часть корпуса самолета по п.2, отличающаяся тем, что отсек для шасси имеет задний выступ, выходящий за заднюю перегородку, причем носовое шасси закреплено шарнирно в задней части выступа так, что в убранном положении оно входит вперед в отсек для шасси.

4. Передняя часть корпуса самолета по п.3, отличающаяся тем, что задний выступ содержит боковые перегородки, которые выполнены наклонными и сходятся друг с другом вблизи верха отсека для шасси.

5. Передняя часть корпуса самолета по п.3, отличающаяся тем, что задний выступ содержит боковые перегородки, которые выполнены по существу вертикальными.

6. Передняя часть корпуса самолета по п.2, отличающаяся тем, что потолок выгнут вниз.

7. Передняя часть корпуса самолета по п.2, отличающаяся тем, что предусмотрен по меньшей мере один люк в задней перегородке.

8. Передняя часть корпуса самолета по п.7, отличающаяся тем, что люк имеет по существу овальную форму с по существу вертикальной главной осью.

9. Передняя часть корпуса самолета по п.2, отличающаяся тем, что потолок и задняя перегородка усилены элементами жесткости.

10. Передняя часть корпуса самолета по п.1, отличающаяся тем, что отсек для радиолокатора, находящийся внутри антенного обтекателя, расположен перед отсеком для шасси и отделен от отсека для шасси передней перегородкой, снабженной по меньшей мере одним отверстием для доступа в отсек для радиолокатора.

11. Передняя часть корпуса самолета по п.10, отличающаяся тем, что носовое шасси имеет по меньшей мере одно колесо, которое выполнено с возможностью размещения вблизи передней перегородки, когда шасси находится в убранном положении.

12. Передняя часть корпуса самолета по п.2, отличающаяся тем, что в отсеке для шасси предусмотрены поручни.

13. Передняя часть корпуса самолета по п.12, отличающаяся тем, что на поручнях установлена сеть для защиты потолка отсека для шасси.

РИСУНКИ