Система крепления передней кромки к конструкции несущей поверхности летательного аппарата

011334 Область техники, к которой относится изобретение Настоящее изобретение относится к системам крепления передних кромок к поверхностям летательных аппаратов, а более конкретно к системам крепления передних кромок к конструкциям несущих поверхностей летательных аппаратов, и в частности к креплению передних кромок к конструкции стабилизатора. Уровень техники К конструкциям большей части аэродинамических поверхностей, таких как несущие поверхности или стабилизаторы летательных аппаратов, необходимо прикреплять переднюю кромку для того, чтобы улучшить аэродинамические характеристики поверхности для обеспечения ламинарности потока, обтекающего переднюю кромку, и уменьшения, насколько это возможно, аэродинамического сопротивления, возникающего в полете, что позволяет снизить расход топлива и, соответственно, негативное воздействие на окружающую среду, и, кроме того, уменьшается износ и накопление усталости механических конструкций. Такая передняя кромка, улучшающая аэродинамические характеристики поверхности, содержит обшивку, сформированную из двух тонких пластин (листов) титана, между которыми формируются камеры всасывания, необходимые для надлежащей работы передней кромки. В настоящее время для сопряжения передних кромок, имеющих такие характеристики, с конструкциями аэродинамических поверхностей, например несущей поверхности или стабилизатора, используются различные системы, которые, насколько это возможно, обеспечивают определенные аэродинамические характеристики, отвечающие предъявляемым требованиям. Одна из таких систем предусматривает использование заклепок с потайным головками, которые могут подвергаться механической обработке для придания им нужной формы. Другая система предусматривает использование заклепок с очень жесткими допусками. В альтернативных вариантах в дополнение к заклепкам используются защитные элементы для того,чтобы закрыть заклепки. Такое решение предусматривает дополнительную установку в конструкцию обработанной металлической балки и трехгранного клина или проставки. Недостатками таких систем являются сложная сборка в связи с необходимостью выполнения механической обработки и из-за жестких допусков, а также использование большого количества дополнительных элементов, которые усложняют и утяжеляют конструкцию. Таким образом, имеется потребность в системе, обеспечивающей решение существующих технических проблем. Краткое изложение сущности изобретения В основу настоящего изобретения была положена задача преодоления описанных выше недостатков существующих технических решений с помощью системы крепления передней кромки к конструкции несущей поверхности летательного аппарата. В предлагаемой системе крепление передней кромки к конструкции несущей поверхности достигается за счет использования простых средств, в результате чего упрощается установка передней кромки,которая, в принципе, может выполняться автоматически, и обеспечивается ламинарность потока, обтекающего переднюю кромку, в результате чего улучшаются аэродинамические характеристики поверхности, причем в этом случае нет необходимости в использовании обработанных металлических балок или трехгранных клиньев, или проставок, которые применяются в ряде известных технических решений. Передняя кромка, которая должна прикрепляться к конструкции несущей поверхности с помощью предлагаемой в настоящем изобретении системы крепления, содержит обшивку, сформированную из первой пластины и второй пластины, между которыми формируется герметизированная внутренняя полость, разделенная на несколько камер всасывания. Передняя кромка содержит также ребро передней кромки, представляющее практически плоский элемент, который прикреплен к обшивке с помощью юбки и который может быть соединен с обшивкой кессона или с его передним лонжероном. Ребро передней кромки обеспечивает поддержание хорошей обтекаемости обшивки передней кромки и передает нагрузки с передней кромки на кессон конструкции в тех случаях, когда ребро прикреплено к переднему лонжерону кессона. Предлагаемая в изобретении система крепления содержит основной крепежный элемент, поперечное сечение которого имеет центральный компонент, от которого отходят два плеча. Первое плечо основного крепежного элемента крепится с помощью крепежного средства к первому плечу (пластине) обшивки передней кромки, а второе плечо основного крепежного элемента крепится с помощью крепежного устройства ко второму плечу (пластине) обшивки передней кромки. Кроме того, центральный компонент прикреплен к обшивке кессона конструкции несущей поверхности, в результате чего передняя кромка прикрепляется к конструкции несущей поверхности. Достоинство предлагаемой в настоящем изобретении системы крепления по сравнению с известными техническими решениями заключается в том, что она упрощает и облегчает сборку и при этом обеспечивается полное уплотнение внутренней полости обшивки, что позволяет достичь превосходной работы передней кромки и обеспечить ламинарность обтекающего ее потока. Кроме того, такая система улучшает модульность конструкции и возможности подгонки передних кромок к различным конфигурациям и размерам несущих поверхностей, в результате чего облегчаются установка и демонтаж передних кромок.-1 011334 Также с помощью этой системы крепления снижаются до минимума всегда присутствующие погрешности установки передней кромки на конструкции несущей поверхности, в результате чего аэродинамические характеристики заметно улучшаются. В одном из вариантов осуществления изобретения система крепления дополнительно содержит опорный элемент, который прикреплен нижней частью к переднему лонжерону кессона несущей поверхности с помощью первого крепежного средства и верхней частью к центральному компоненту основного крепежного элемента. Первое крепежное средство, используемое для крепления опорного элемента к центральному компоненту основного крепежного элемента и к переднему лонжерону кессона конструкции несущей поверхности, может быть неразъемным или разъемным, причем в последнем случае существенно упрощаются установка передней кромки на конструкции несущей поверхности и ее демонтаж. Использование этого дополнительного опорного элемента повышает надежность и устойчивость крепления, а также обеспечивает дополнительную опору для крепления передней кромки и улучшает передачу нагрузок от передней кромки к конструкции несущей поверхности. В одном из вариантов осуществления изобретения для прикрепления первого плеча основного крепежного элемента к первой пластине обшивки и второго плеча основного крепежного элемента ко второй пластине обшивки используется сварка. Достоинством такого крепления в этом варианте является жесткое и надежное соединение элементов. В другом варианте осуществления изобретения для прикрепления плечей используется клеевое соединение, достоинством которого является меньшая стоимость по сравнению с первым вариантом. Каждое из указанных соединений используется в соответствии с конкретными требованиями в каждом случае. В одном из предпочтительных вариантов осуществления изобретения основной крепежный элемент системы крепления изготовлен из титана, а опорный элемент выполнен из углеволокна. В результате достигается высокая устойчивость к нагрузкам, которые действуют на систему и передаются ею, и в то же время система имеет небольшой вес. В одном из предпочтительных вариантов осуществления изобретения поперечное сечение основного крепежного элемента имеет форму камертона, что соответствует требованиям упрощения и облегчения изготовления элементов системы. В одном из вариантов осуществления изобретения первое плечо и второе плечо основного крепежного элемента симметричны по отношению к центральному компоненту. Такая симметричная конструкция упрощает изготовление по сравнению с конструкциями, в которых плечи имеют разную форму, и обеспечивает сбалансированную передачу нагрузок от передней кромки к конструкции несущей поверхности летательного аппарата. В одном из вариантов конструкции опорного элемента его поперечное сечение имеет L-образную форму, поскольку такая форма обеспечивает хорошее крепление системы к поверхностям в перпендикулярных направлениях и опорный элемент, который имеет такую форму, очень прост в изготовлении. Кроме того, опорный элемент может быть прикреплен к краю или к краям обшивки кессона конструкции несущей поверхности с помощью второго крепежного средства таким образом, что обеспечивается более устойчивое, прочное и надежное крепление передней кромки. В предпочтительном варианте осуществления изобретения в качестве второго крепежного средства,используемого для крепления опорного элемента к краям обшивки кессона, используются заклепки с потайной головкой, которые не создают выступов и выпуклостей на тех поверхностях, на которых они используются. В другом варианте осуществления изобретения ребро передней кромки имеет продолжение юбки,которое проходит вплоть до его крепления к опорному элементу крепления передней кромки к конструкции несущей поверхности летательного аппарата. Краткое описание чертежей Чтобы сделать настоящее описание более понятным, а также для иллюстрации изобретения, но без ограничения его объема, к описанию прилагаются чертежи, составляющие его неотъемлемую часть, на которых объект изобретения представлен в виде различных вариантов его осуществления и на которых показано: на фиг. 1 - вид поперечного сечения варианта конструкции основного крепежного элемента системы крепления в соответствии с изобретением; на фиг. 2 - вид поперечного сечения основного крепежного элемента системы крепления, прикрепленного к передней кромке несущей поверхности летательного аппарата; на фиг. 3 - вид поперечного сечения опорного элемента системы крепления, прикрепленного к кессону несущей поверхности; на фиг. 4 - вид поперечного сечения конструкции одного из вариантов предлагаемой в изобретении системы крепления, прикрепленной к кессону и к передней кромке несущей поверхности. Варианты осуществления изобретения Объектом настоящего изобретения является система крепления передней кромки 2 к конструкции 1 несущей поверхности летательного аппарата с целью улучшения аэродинамических характеристик. Как можно видеть на фиг. 4, передняя кромка 2 содержит обшивку 4, сформированную из первой-2 011334 пластины 5 и второй пластины 6. Между пластинами 5, 6 формируется герметизированная внутренняя полость. Эта внутренняя полость разделена на камеры 7 всасывания, число которых зависит от протяженности передней кромки 2. Кроме того, передняя кромка 2 содержит ребро 21 передней кромки. Это ребро 21 передней кромки представляет практически плоский элемент, который соединен с обшивкой 4 передней кромки 2 с помощью юбки 19 и который может быть соединен с передним лонжероном 22 кессона 8 конструкции 1 несущей поверхности. Это ребро 21 передней кромки обеспечивает поддержание обтекаемости обшивки 4 передней кромки 2 и придает ей упругость, и в то же время ребро 21 передает нагрузки с передней кромки 2 на кессон 8 конструкции 1 несущей поверхности в тех случаях, когда ребро 21 прикреплено к переднему лонжерону 22 кессона 8. Как показано на фиг. 1, 2 и 4, предлагаемая в изобретении система крепления включает основной крепежный элемент 3, поперечное сечение которого имеет центральный компонент 13, от которого отходят первое плечо 14 и второе плечо 15. На фиг. 2 показана подробно конструкция двух этих плечей 14,15. На фиг. 2 можно видеть, что первое плечо 14 основного крепежного элемента 3 крепится с помощью крепежного средства к первой пластине 5 обшивки 4 передней кромки 2, а второе плечо 15 основного крепежного элемента 3 крепится с помощью крепежного средства ко второй пластине 6 обшивки 4 передней кромки 2 Как можно видеть на фиг. 4, центральный компонент 13 на другом конце основного крепежного элемента 3 прикреплен к обшивке 10 кессона 8 конструкции 1 несущей поверхности. Таким образом, передняя кромка 2 прикрепляется просто и надежно к конструкции 1 несущей поверхности. В одном из вариантов осуществления изобретения первое плечо 14 основного крепежного элемента 3 прикрепляется к первой пластине 5 обшивки 4 передней кромки 2 и второе плечо 15 основного крепежного элемента 3 прикрепляется ко второй пластине 6 обшивки 4 передней кромки 2 с помощью сварки, достоинством которой является жесткое и надежное соединение элементов. В альтернативном варианте осуществления изобретения для прикрепления первого плеча 14 к первой пластине 5 и для прикрепления второго плеча 15 ко второй пластине 6 используется клеевое соединение, достоинством которого является меньшая стоимость, однако, жесткость соединения в этом случае несколько ниже, чем в первом варианте. В зависимости от требований к креплению передней кромки 2 к конструкции 1 несущей поверхности летательного аппарата может использоваться то или другое из указанных соединений. Предлагаемая в настоящем изобретении система крепления обладает рядом преимуществ по сравнению с известными техническими решениями. Прежде всего, система крепления обеспечивает простое сопряжение передней кромки 2 с конструкцией 1 несущей поверхности, позволяет добиться превосходной работы передней кромки 2, и при этом обеспечивается ламинарность обтекающего ее потока. Кроме того, такая система улучшает модульность конструкции и возможности подгонки передних кромок 2 к различным конфигурациям и размерам конструкции 1 несущей поверхности, в результате чего облегчаются их установка и демонтаж. Кроме того, благодаря конфигурации и простоте системы снижаются до минимума всегда присутствующие погрешности установки передней кромки 2 на конструкции 1 несущей поверхности, в результате чего аэродинамические характеристики заметно улучшаются. На фиг. 3 и 4 представлен предпочтительный вариант предлагаемой в изобретении системы крепления, которая содержит опорный элемент 9, повышающий жесткость и устойчивость крепления за счет обеспечения дополнительной опоры и в то же время улучшающий передачу нагрузок от передней кромки 2 к структуре 1 несущей поверхности. На фиг. 3 показана конфигурация опорного элемента 9. Как можно видеть, опорный элемент 9 содержит нижнюю часть 18 и верхнюю часть 20. Как можно видеть на фиг. 3 и 4, верхняя часть 20 прикреплена к центральному компоненту 13 основного крепежного элемента 3, а нижняя часть 18 прикреплена к переднему лонжерону 22 кессона 8 конструкции 1 несущей поверхности с помощью первого крепежного средства 16. Первое крепежное средство 16, используемое для крепления опорного элемента 9 к центральному компоненту 13 основного крепежного элемента 3 и к переднему лонжерону 22 кессона 8 конструкции 1 несущей поверхности, может быть разъемным или неразъемным, причем в последнем случае существенно упрощается установка передней кромки 2 на конструкции 1 несущей поверхности и ее демонтаж. На фиг. 3 и 4 представлен вид предпочтительного варианта конструкции опорного элемента 9, поперечное сечение которого имеет форму буквы "L". Достоинством такой формы является обеспечение надлежащего крепления системы к поверхностям в перпендикулярных направлениях с помощью опорного элемента 9, который очень прост в изготовлении. В одном из предпочтительных вариантов осуществления изобретения основной крепежный элемент 3 изготовлен из титана, а опорный элемент 9 выполнен из углеволокна, в результате чего достигается высокая устойчивость к нагрузкам, которые действуют на систему и передаются ею, и в то же время система имеет небольшой вес, что обеспечивает повышение эффективности, поскольку не приходится перемещать очень тяжелые части, и поэтому те же функции выполняются с меньшим расходом топлива. На фиг. 1 и 2 можно видеть вид конструкции одного из предпочтительных вариантов осуществле-3 011334 ния изобретения, в котором поперечное сечение основного крепежного элемента 3 имеет форму камертона, что соответствует требованиям простоты и легкости в изготовлении. Кроме того, в варианте осуществления изобретения, представленном на фиг. 1 и 2, первое плечо 14 и второе плечо 15 основного крепежного элемента 3 одинаковы и симметричны по отношению к центральному компоненту 13. Такая симметричная конструкция существенно упрощает изготовление по сравнению с другими конструкциями, в которых плечи 14, 15 имеют разную форму. Кроме того, такой вариант используется для сбалансированной передачи нагрузок от передней кромки 2 к конструкции 1 несущей поверхности летательного аппарата. На фиг. 3 и 4 представлен вид одного из вариантов конструкции системы крепления, в которой опорный элемент 9, кроме того, что он прикреплен к переднему лонжерону 22 кессона 8 конструкции 1 несущей поверхности, также прикреплен к образующим юбку краям 11, 12 обшивки 10 кессона 8 или только к одному из этих краев, в зависимости от требований к креплению, с помощью второго крепежного средства 17. Достоинством этого варианта осуществления изобретения является обеспечение крепления передней кромки 2, которое имеет гораздо большую устойчивость и прочность, и потому оно более надежно. Предпочтительно в качестве второго крепежного средства, используемого для крепления опорного элемента к краям обшивки кессона, используются заклепки с потайной головкой, которые не создают выступов и выпуклостей на тех поверхностях, на которых они используются. В другом варианте осуществления изобретения ребро 21 передней кромки имеет продолжение юбки 19, которое проходит вплоть до нижней части 18 опорного элемента 9, и нижняя часть 18 опорного элемента 9 прикреплена к продолжению юбки 19 ребра 21 передней кромки, в результате чего обеспечивается более надежное крепление. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Система крепления сборной передней кромки к конструкции несущей поверхности летательного аппарата, причем передняя кромка (2) включает обшивку (4), состоящую из первой пластины (5) и второй пластины (6), между которыми образована герметизированная внутренняя полость, разделенная на несколько камер (7) всасывания, и плоское ребро (21), имеющее юбку (19), посредством которой оно прикреплено к обшивке (4), отличающаяся тем, что она содержит основной крепежный элемент (3), поперечное сечение которого включает центральный компонент (13), от которого отходят первое плечо(14) и второе плечо (15), причем первое плечо (14) крепится с помощью крепежного средства к первой пластине (5) обшивки (4) передней кромки (2), второе плечо (15) крепится с помощью крепежного средства ко второй пластине (6) обшивки (4) передней кромки (2), а указанный центральный компонент (13) крепится к обшивке (10) кессона (8) конструкции (1) несущей поверхности с обеспечением крепления передней кромки (2) к конструкции (1) несущей поверхности. 2. Система по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит опорный элемент (9), имеющий нижнюю часть (18) и верхнюю часть (20) и прикрепленный своей верхней частью (20) к центральному компоненту (13) основного крепежного элемента (3), а нижней частью (18) к переднему лонжерону(22) кессона (8) конструкции (1) несущей поверхности с помощью первого крепежного средства (16). 3. Система по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что в качестве средства крепления первого плеча (14) основного крепежного элемента (3) к первой пластине (5) обшивки (4) и второго плеча (15) основного крепежного элемента (3) ко второй пластине (6) обшивки (4) используется сварка. 4. Система по любому из п.1 или 2, отличающаяся тем, что в качестве средства крепления первого плеча (14) основного крепежного элемента (3) к первой пластине (5) обшивки (4) и второго плеча (15) основного крепежного элемента (3) ко второй пластине (6) обшивки (4) используется клеевое соединение. 5. Система по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что основной крепежный элемент (3) изготовлен из титана. 6. Система по любому из пп.2-5, отличающаяся тем, что опорный элемент (9) изготовлен из углеволокна. 7. Система по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что поперечное сечение основного крепежного элемента (3) имеет форму камертона. 8. Система по п.7, отличающаяся тем, что первое и второе плечо (14, 15) выполнены равными и симметричны по отношению к центральному компоненту (13). 9. Система по любому из пп.2-8, отличающаяся тем, что поперечное сечение опорного элемента (9) имеет L-образную форму. 10. Система по любому из пп.2-9, отличающаяся тем, что опорный элемент (9) дополнительно прикреплен к краям (11, 12) обшивки (10) кессона (3) конструкции (1) несущей поверхности с помощью второго крепежного средства (17). 11. Система по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что ребро (21) передней кромки имеет продолжение юбки (19), которое проходит вплоть до нижней части (18) опорного элемента (9) и скреплено с ней.-4 011334 12. Система по любому из пп.2-11, отличающаяся тем, что первое крепежное средство (16) является неразъемным. 13. Система по любому из пп.2-11, отличающаяся тем, что первое крепежное средство (16) является разъемным. 14. Система по любому из пп.10-13, отличающаяся тем, что в качестве второго крепежного средства