При эксплуатации в составе планера летательного аппарата конструкции панелей из композитных веществ нагружаются давлением на обшивку распределенными и сосредоточенными силами и изгибающими моментами. Как показывает опыт работы с цилиндрическими оболочками сетчатой структуры из композитных веществ при подобных нагрузках рациональное распределение количества ребер, их высоты, толщин, траекторий укладки позволяет максимально реализовать высокие механические характеристики высокопрочных (высокомодульных) нитей и получить конструкции меньшего веса по отношению к другим силовым схемам этих конструкций из композитных веществ. Слоистая структура из нитей позволяет автоматизировать процесс формирования ребер заданной высоты и толщины. Система перекрещивающихся ребер, которые скреплены с обшивочным материалом, позволяет рационально перераспределить давления на поверхности конструкции панелей планера между обшивочным материалом и ребрами. Ориентация ребер вдоль геодезических линий на внутренней поверхности обшивки обеспечивает устойчивое положение слоев ребер в процессе их автоматизированной укладки. Различная толщина и высота ребер позволяет получить минимальную массу конструкции панелей, которую нагружают переменными давлением, усилиями и изгибающими моментам. Один слой в обшивке конструкции панелей позволяет снизить влияние ударных воздействий на ее прочность по сравнению с многослойной обшивочным материалом конструкции панелей. Слой обшивки из системы кольцевых и спиральных нитей, которые скреплены полимерным связующим, который получен методом косой продольно-поперечной намотки, позволяет получить достаточно толстую обшивку с оптимальной анизотропией механических характеристик.
Обшивка из слоя термопластичного вещества или тканого вещества, который пропитан полимерным связующим, может иметь достаточно малую толщину (менее 0,5 мм), которая необходима в панелях малой авиации. Для снятия статического электричества и защиты от влаги на наружной поверхности обшивки может быть наклеена металлическая фольга. Для экономии топлива во время полета в светлое время суток возможно использование солнечных батарей, которые закреплены на наружной поверхности обшивки.
Указанные признаки являются существенными, потому что каждый из них направлен на достижение заданного технического итога в соответствии с поставленной задачей. В технических решениях предшествующего уровня их использование не обнаружено.
Предлагаемая панель из слоистых композитных веществ может быть изготовлена автоматизированным способом на серийно выпускаемых намоточных либо выкладочных станках с формированием ребер в пазах антиадгезионной, эластичной, к примеру, силиконовой резины по известным технологиям с последующей термической обработкой.
Толщина и параметры анизотропии обшивки, толщины, количество, высота и ориентация системы ребер зависят от конкретных условий нагружения конструкции панелей и определяются специальным расчетом для определенных высокопрочных (высокомодульных) нитей и (или) ткани и связующего.
Заключение
Таким образом, можно сделать следующие выводы.
Конструкция планера летательного аппарата, которая содержит конструкции панелей из композитных веществ, имеет меньшую массу, по сравнению с аналогичной конструкцией из металлов, при выполнении требований по требуемой прочности, жесткости и устойчивости. Это достигается за счет более высоких относительных прочностных и жесткостных характеристик в направлении армирования современных композитных веществ по отношению к металлам. Реализовать высокие показатели современных композитных веществ в высоконагруженных панелях возможно при рациональном распределении веществ, их анизотропии и толщин в конструкции в соответствии с действующими потоками усилий. При этом важнейшее значение определяет способность обшивки панелей не только воспринимать внешние воздействия, но и сохранять несущую способность после ударного воздействия на нее посторонними предметами типа града и мелких камней при взлете и посадке. Удар в слоистую обшивку из композитных веществ постороннего предмета радиусом 8 мм с энергией свыше 5 Дж вызывает расслоение в слоистой обшивке. При энергии удара 35 Дж возникают расслоения, которые вызывают значительное (более чем в 4 раза) местное уменьшение несущей способности обшивки при сжатии. В настоящее время существует проблема создания конструкции панелей из композитных веществ минимальной массы с учетом ударного воздействия на ее обшивку.
Список использованных источников
Бахвалов О.Ю., Петраковский С. А., Полиновский В. П., Разин А. Ф. Проектирование углепластиковых нерегулярных сетчатых оболочек для ракетно-космической техники // Полет. 2009. No 8. С. 3.
Дракин И. И. Основы проектирования беспилотных летающих аппаратов с учетом экономической эффективности. М.: Машиностроение, 1973. 224 с.
Огнев Ю.Ф., Бердиев О. Ш., Денисенко Ю. П. Новые решения в конструкции и технологии производства БПЛА // Актуальные вопросы современной техники и технологии: сб. докл. VIII-й Междунар. науч. конф., Липецк, 23 июля 2012 / отв. ред. А. В. Горбенко. Липецк: Изд.
центр «Гравис», 2012. С. 71 — 77.
Полиновский В. П. Исследование влияния расположения кольцевых ребер на несущую методность композитных сетчатых отсеков нерегулярной структуры // Полет. 2009. No 8.. 14−18.
Попов Э.В., Савинич В. С., Сосунов Я. А., Шведов А. Г. Применение полимерных композитных веществ в авиационных конструкциях началось с планеров легких самолетов // Крылья Родины. 2013. No 11/12. С. 29−31.
Сенюшкин Н. С. Применение композитных веществ в конструкции БПЛА [Текст] / Н. С.
Сенюшкин, Р. Р. Ямалиев, Л. Р. Ялчибаева // Молодой ученый. — 2011.
— № 4. Т.
1. — С. 59−61.
Сенюшкин Н.С., Ямалиев Р. Р., Усов Д. В., Мураева М. А. Особенности классификации БПЛА самолетного типа // Молодой ученый. — 2010. — № 11. Т. 1.
— С. 65−68.
Метод изготовления тонкостенных многослойных силовых панелей: пат. 2 463 166
Российская Федерация / Ю. Ф. Огнев, О. Ш. Бердиев. Заявл.
30.03. 2011; опубл.
10.10. 2012, Бюл. No 28.
Метод неразрушающего контроля деталей из полимерных композитных веществ: пат. 2 488 772
Российская Федерация / Ю. Ф. Огнев, О. Ш. Бердиев. Заявл. 13.
9.2011 г.; опубл.
27.07. 2013, Бюл. 21.
Сенюшкин Н.С., Ямалиев Р. Р., Усов Д. В., Мураева М. А. Особенности классификации БПЛА самолетного типа // Молодой ученый. — 2010. — № 11.
Т. 1. — С. 65−68.
Бахвалов О.Ю., Петраковский С. А., Полиновский В. П., Разин А. Ф. Проектирование углепластиковых нерегулярных сетчатых оболочек для ракетно-космической техники // Полет. 2009. No 8. С. 3.
Огнев Ю.Ф., Бердиев О. Ш., Денисенко Ю. П. Новые решения в конструкции и технологии производства БПЛА // Актуальные вопросы современной техники и технологии: сб. докл. VIII-й Междунар. науч. конф.,
Липецк, 23 июля 2012 / отв. ред. А. В. Горбенко. Липецк: Изд. центр «Гравис», 2012.
С. 71 — 77.
Полиновский В. П. Исследование влияния расположения кольцевых ребер на несущую способность композитных сетчатых отсеков нерегулярной структуры // Полет. 2009. No 8.. 14−18.
Метод неразрушающего контроля деталей из полимерных композитных веществ: пат. 2 488 772
Российская Федерация / Ю. Ф. Огнев, О. Ш. Бердиев. Заявл. 13.
9.2011 г.; опубл.
27.07. 2013, Бюл. 21.
Сенюшкин Н. С. Применение композитных веществ в конструкции БПЛА [Текст] / Н. С. Сенюшкин, Р. Р. Ямалиев, Л.
Р. Ялчибаева // Молодой ученый. — 2011. — № 4. Т.
1. — С. 59−61.
Попов Э.В., Савинич В. С., Сосунов Я. А., Шведов А. Г. Применение полимерных композитных веществ в авиационных конструкциях началось с планеров легких самолетов // Крылья Родины. 2013. No 11/12. С. 29−31.
Метод изготовления тонкостенных многослойных силовых панелей: пат. 2 463 166
Российская Федерация / Ю. Ф. Огнев, О. Ш. Бердиев. Заявл.
30.03. 2011; опубл.
10.10. 2012, Бюл. No 28.
Дракин И. И. Основы проектирования беспилотных летающих аппаратов с учетом экономической эффективности. М.: Машиностроение, 1973. 224 с.
