Конструктивно-технологическое членение летательного аппарата

В связи с тем, что конструкция планера ЛА состоит из громадного количества деталей (рис.1.2), то целесообразно собирать его фрагменты по отдельности, а затем стыковать между собой.

Размер этих фрагментов и соответственно процедура сборки могут быть выбраны в различных вариантах. Поэтому всегда существует проблема рационального выбора типов фрагментов ЛА и последовательности их сборки. Решение проблемы существенно зависит от принятого членения планера на отдельные части.

Основными элементами конструкции планера являются агрегаты, отсеки, узлы и детали.

Рис. 1.2. Членение А400

Агрегат – часть планера, выполняющая одну из основных функций самолета. Обычно агрегат представляет собой законченный в конструктивном и технологическом отношении элемент конструкции. Для самолета это фюзеляж, крыло, центроплан, оперение, шасси, гондолы двигателя.

Для вертолета – фюзеляж, хвостовая балка, винт несущей системы, взлетно-посадочное устройство и т.п.

Для ракеты – головная часть; баки окислителя и топлива, двигательный отсек.

Отсек – часть агрегата, выделенная в отдельную конструктивную единицу по технологическим или эксплуатационным соображениям.

Примером отсеков могут служить носовой, центральный и хвостовой отсеки крыла.

Узел – это несколько соединенных между собой деталей. Узел выполняет, как правило, какие-нибудь локальные функции, например, воспринимает нагрузку (лонжерон, нервюра, шпангоут). Узел, представляющий собой обшивку, подкрепленную силовым набором, называется панелью.

Необходимость членения планера изделия на агрегаты, отсеки, узлы и детали диктуются требованиями самой конструкции методами и условиями эксплуатации.

Поэтому различают членение:

- конструкционное;

- технологическое;

- эксплуатационное.

Конструкционное членение определяется функциональным назначением элементов планера. Например, откидывающийся грузовой люк, отклоняемый нос фюзеляжа, цельно-поворотный стабилизатор, поворотная часть крыла и т.п.

Технологическое членение осуществляется из условий удобства изготовления самолета и экономичности изготовления. Примеры технологического членения: фюзеляж, крыло, киль, фюзеляж на Ф1, Ф2, Ф3; крыло на центроплан, отъемную часть крыла и т.п.

Эксплуатационное членение – создается с целью замены, осмотра или регулирования различных механизмов и систем в процессе эксплуатации самолета. Например, для установки двигателя фюзеляж истребителя может иметь эксплуатационный разъем. Для осмотра служат различные лючки и т.п.

Проблема членения – одна из интереснейших задач в самолетостроении. От того, насколько правильно оно осуществлено, зависит не только стоимость, но и технические данные изделия.

Преимущества, которые дает высокая степень членения:

1. Расширяется фронт работ, что приводит к сокращению цикла изготовления изделия.

2. Повышается качество за счет удобства подхода и использования средств механизации.

3. Повышается производительность труда за счет выполнения пункта 2.

4. За счет специализации работ повышается опыт и квалификация исполнителей.

5. Может использоваться дорогое оборудование с учетом специализации выполняемых работ. Пример – клепальные автоматы GYMCOR.

Недостатки членения:

1. Увеличивается вес объекта за счет разъемов.

2. Снижается надежность и живучесть конструкции, т.к. вероятность разрушения по соединительным швам выше, чем по сплошному материалу.

3. Увеличивается трудоемкость за счет выполнения разъемов, их разделки с последующим соединением.

4. Увеличивается количество оснастки.

5. Увеличивается потребная площадь цехов.

Сейчас наблюдается тенденция к уменьшению частей, на которые делится корпус. Например: фюзеляж намотанный и отформованный из ПКМ для самолетов А-350 и В787 имеет существенно меньше стыков, чем клепаные фюзеляжи предшествующих самолетов.

Крылья современных самолетов собираются из панелей, протяженность которых соизмерима с полуразмахом консолей.

Конструкция многих легких самолетов характеризуется интегральностью фюзеляжа и корневой части крыла.

В значительной степени интеграция конструкции, то есть сведение к минимуму стыкуемых деталей и соответственно соединений определяется возможностями технологии и используемыми материалами.

Например, изготовление крупногабаритного головного обтекателя ракеты носителя (рис.1.3) из металлических сплавов потребует его членения как минимум на три части: носовую двойной кривизны, коническую и цилиндрическую с последующей их стыковкой. Тот же обтекатель из композитов может быть изготовлен без соединительных швов, как одно целое.

В результате достигается снижение массы на 25-40% и повышение жесткости на 10-15%.

Рис. 1.3. Головной обтекатель ракеты.

Достижением советского авиапрома были панели для крыла Ан-124. Их длина составляла более 27 м, а также трехслойные створки грузолюка длиной 13 м и шириной 2,2 м.

В плане интеграции большие перспективы у композиционной технологии. Она позволяет делать агрегаты без соединительных швов. Примером служит фюзеляж BOEIG 787 (рис.1.4), полученный из углеплатика приемами намотки.

Рис. 1.4. В787 с применением композитов.

ОТРАСЛЕВАЯ НОРМАЛЬ 57АО

«Разбивка чертежей летательных аппаратов

на конструктивные комплексные группы»

Госком С.М. СССР по А.Т.

Для систематизации технической документации разработана схема разбивки конструкции летательных аппаратов на комплексные группы. Отраслевая нормаль 57АО «Разбивка чертежей летательных аппаратов на конструктивные комплексные группы» устанавливает разбивку чертежей самолетов, вертолетов и специзделий на конструктивные комплексные группы.

Каждому изделию присваивается индекс. Комплексное изделие с индексами А20, А21…А30.

Нумерация чертежей производится согласно разбавке по таблице. Номера конструктивных групп, узлов и деталей устанавливаются организациями-разработчиками.