Диссертация (1025993), страница 7
Текст из файла (страница 7)
Применение КС обеспечивает не только прочное соединение деталей изразличных материалов, но также позволяет уплотнять зазоры и трещины,герметизировать фонари, шланги и патрубки. Использование ЭКС вконструкциях современных автобусов позволяет существенно снизить массуих агрегатов, уровень шума и вибрации.В нефтегазовой промышленности и трубопроводном транспорте ЭКСшироко используются для соединения металлических труб с помощью клеевгерметиков. В частности, в США разработана технология соединения труб столщиной стенки до 4,5 мм и диаметром от 3,5 до 11,5 мм.В медицине ЭКС используют при протезировании и в хирургии, какальтернатива шовному способу соединения тканей, что позволяет обеспечитьгерметичность соединения, возможность сокращения количества швов ивремени заживления ран.Помимовышеперечисленныхсуществуеттакжерядотраслейпромышленности, в которых применение ЭКС несет существенное значение, к43нимотносятся:судостроение,промышленность, обувнаяидеревообрабатывающаятекстильнаяипромышленность,мебельнаясервисноеобслуживание бытовых приборов, тензометрия и т.д.ВышеописанныепреимуществаЭКСобусловилиихширокоеиспользование в ответственных узлах, агрегатах и элементах конструкцийвысокоскоростных ЛА авиационной и ракетно-космической техники (АРКТ).1.3.
Клеевые соединения в элементах конструкций современныхвысокоскоростных ЛА авиационной и ракетно-космической техникиВ настоящее время благодаря описанным преимуществам ЭКС нашлиширокое и эффективное применение в конструкциях летательных аппаратовАРКТ,имеющихузлысоединенияразнородныхэлементов,эксплуатирующихся при комплексном теплосиловом воздействии в условияхповышенных температур.К данным конструкциям, прежде всего, относятся конструкции головныхобтекателей ЛА различных классов и типов, являющиеся одними изважнейших элементов конструкций высокоскоростных и высокоманёвренныхЛА.Головнойобтекательслужитдлязащитырадиоэлектронногооборудования системы управления ЛА от теплосиловых и других видовэксплуатационных воздействий набегающего аэродинамического потока и взначительной степени определяет аэродинамические характеристики ЛА иточностьегонаведениянацель.Использованиеинфракрасныхирадиолокационных систем в контуре управления ЛА требует от материала, изкоторого изготовлен обтекатель ЛА, наличия комплекса радиотехническихсвойств, позволяющих прохождение радиоволн заданного частотного спектрабез искажений и ослаблений мощности электромагнитного сигнала (материалобтекателя должен обладать свойством радиопрозрачности).
Требованиерадиопрозрачности значительно сужает номенклатуру материалов пригодных44для изготовления обтекателей. Из всех конструкционных материалов дляизготовления радиопрозрачного обтекателя (РПО) наиболее перспективнымиявляются композитные и керамические материалы, а также ситаллы [40].При использовании данных материалов в конструкциях РПО, возникаетодна из сложнейших проблем, с которой сталкиваются при разработке ипроизводстве обтекателей ЛА, а именно, разработка надежной и эффективнойконструкции узла соединения радиопрозрачного обтекателя, с металлическимкорпусом ЛА. Большая чувствительность керамических и композитныхматериалов к концентраторам напряжений, хрупкий характер разрушения,низкие прочностные характеристики на смятие и срез затрудняют, а зачастуюи делают просто невозможным использование традиционных способовсоединения (заклепочный, пайка, резьбовой, сварка, прессование иливальцеванием).Крометого,значительнаяразностьвтемпературныхкоэффициентах линейного расширения (ТКЛР) металлических материалов икерамики или композитов требует разработки и применения специальныхконструкционных решений, компенсирующих изменение геометрическихразмеровсоединяемыхразнородныхматериаловипредотвращающихвозникновение дополнительных напряжений при воздействии повышенныхтемператур.
Помимо обеспечения необходимой несущей способности вусловиях эксплуатационных теплосиловых воздействий, узел соединениясистемы «обтекатель – корпус ЛА» должен обладать герметичностью и взаданных пределах ограничивать массообмен между внутренней полостью ЛАи внешней средой.Многолетний опыт производства РПО различного класса ЛА показывает,что наиболее перспективным, а зачастую и единственно возможным способомсоединения керамической или композиционной оболочки с металлическимпереходным шпангоутом, обеспечивающим требуемую несущую способностьи герметичность узла соединения, является использование ЭКС.Применение ЭКС в узле соединения «оболочка – корпус ЛА» позволяет45скомпенсировать распорные напряжения в хрупкой оболочке, возникающие впроцессе теплового воздействия из-за разности в ТКЛР оболочки иметаллического переходного шпангоута. Помимо этого, эластомерныйклеевой слой позволяет демпфировать вибрационные и ударные воздействия,возникающие в полете ЛА, снижая при этом вибродинамические нагрузки наэлементы конструкции и другое оборудование ЛА.Основополагающие исследования, связанные с применением ЭКС в узлахконструкций высокоскоростных ЛА авиационной и ракетно-космическойтехники связаны, прежде всего, с работами М.Ю.
Русина, А.Г. Ромашина,Я.С. Карпова, Е.И. Суздальцева, Ю.В. Липовцева, В.И. Неповинных, В.С.Райляна и других.1.3.1. Основные схемы и режимы эксплуатации клеевых соединенийконструкций ЛАВыбор конкретной конструкционной схемы соединения «оболочкаобтекателя – корпус ЛА» осуществляется на основании заданного режимаэксплуатации ЛА, при этом необходимо учитывать следующие особенностиконструкции [40]:– хрупкая керамическая или композитная оболочка не допускаетсоединения традиционными способами механического крепежа;– конструкция РПО должна быть быстросъемной, в связи с чем, длясоединения РПО с корпусом ЛА необходимо использовать промежуточные(переходные) металлические элементы (шпангоуты);– разность в коэффициентах линейного расширения металлических икерамических деталейРПО приводит к возникновению в оболочкезначительных растягивающих напряжений, способных привести к ееразрушению;– для обеспечения нормального функционирования ЛА необходима46тщательная герметизация узла соединения.В настоящее время существуют несколько типов соединения «оболочка –переходнойметаллическийшпангоут»:механический,адгезионныйикомбинированный клеемеханический или адгезионно-механический [40].При разработке конструкций обтекателей ЛА различного класса наиболееоправданным для соединения хрупкой керамической или композиционнойоболочки с переходным металлическим шпангоутом оказался адгезионныйтипсоединениявнахлестку,гдевкачествеадгезиваиспользуетсяэластомерный клей-герметик, при этом обечайка шпангоута располагаетсявнутриоболочки.Некоторыеконструкционныесхемысоединенияадгезионного типа представлены на Рис.
1.10.Соединение оболочки 1 с переходным шпангоутом по схеме (Рис.1.10, а)осуществляется путем приклеивания шпангоута 3 изнутри с помощьюэластомерного адгезива 2. Такое конструкционное решение позволяет снизитьтемпературу шпангоута в процессе эксплуатации и скомпенсироватьтемпературные деформации. При данной схеме соединения переходное кольцошпангоута, как правило, изготавливается из специальных сплавов, имеющихнизкий температурный коэффициент линейного расширения, а поверхностьсклейки выполняется конической.Клеерезьбовое соединение (Рис.
1.10, б) осуществляется посредствомстекло- или углепластикового переходного элемента 7, внешняя поверхностькоторого приклеивается к оболочке 1 на эластомерный адгезив, а навнутренней поверхности формуется или нарезается специальная упорнаярезьба. Наибольшей несущей способностью обладает конструкция, в которойв качестве переходного элемента 7 используется углепластик, обладающийнулевым коэффициентом температурного расширения, армированный вокружном направлении. Герметичность узла соединения достигается за счетуплотнения 4.47Конструкция узла соединения «оболочка – шпангоут» по схеме (Рис. 1.10,в) относится к быстросъемным и основана на соединении шпангоута исоединительного кольца по схеме «байонет».
Данное конструкционноерешение требует особо высокого качества склейки переходного кольца 3 иоболочки 1.а)б)в)г)Рис.1.10. Конструкционные схемы соединения оболочки обтекателя скорпусом ЛА через переходной шпангоут: 1 – оболочка РПО из керамическогоили композиционного материала; 2 – адгезионный слой; 3 – переходнойшпангоут; 4 – уплотнение; 5 – штифт; 6 – теплозащита; 7 – переходнойсоединительный элементВысокой эффективностью обладает конструкция, изготовленная по схеме(Рис.
1.10 г), в которой оболочка 1 приклеивается встык к шпангоуту 3, амежду ними устанавливается гофрированный переходной соединительныйэлемент 7. Для установки переходного элемента 7 в шпангоуте 3 создаетсяспециальное окно, через которое протягивается кольцо. Жесткий контакт48между оболочкой 1 и шпангоутом 3 предотвращают путем использованияэластомерного клея-герметика.Как уже отмечалось, выбор конкретной конструкционной схемы узласоединения «оболочка – шпангоут» делается на основании заданных режимовэксплуатационных воздействий, определяемых траекторией и параметрамиполета ЛА (скоростью, высотой, дальностью, реализуемыми маневрами и др.),что в свою очередь определяется классом и типом самого ЛА.В последнее время в авиационной и ракетно-космической техникесложилась устойчивая тенденция постоянного повышения требований ктактико-техническим характеристикам (ТТХ) ЛА (увеличение скоростиполета, повышение дальности и маневренности), начавшаяся еще с конца 40-хгодов прошлого века.На Рис.
1.11 представлена динамика изменения скорости и высоты полетаЛА авиационной техники за последние 85 лет [141], а на Рис. 1.12 динамикаизменения скорости полета высокоскоростных ЛА ракетно-космическойтехники за тот же период.а)б)Рис.1.11. Динамика изменения высоты (а) и скорости (б) полета ЛАавиационной техники: 1 – самолеты в РД; 2 – рекордные самолеты с ВРДПриведенные зависимости показывают существенное увеличение ТТХЛА авиационной и ракетно-космической техники за последние несколькодесятилетий, что неизбежно приводит к ужесточению условий эксплуатацииузлов, агрегатов и прочих элементов конструкций.49Рис.1.12.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
