Образец для испытаний панелей из полимерного композиционного материала

Полезная модель относится к области испытаний летательных аппаратов на прочность, в частности, к объектам испытаний на сжатие подкрепленных панелей из полимерных композиционных материалов для определения их прочности и устойчивости, а также выбора рациональной конфигурации металло-композиционного соединения. Образец состоит из нервюры, панелей, закрепленных между внешними обоймами, с выполненными в них пазами под торцы панелей. Образец снабжен двумя парами панелей, выполненных из полимерного композиционного материала. Обе пары панелей соединены друг с другом торцевыми поверхностями посредством металлических поясов стыковой нервюры. Противоположные торцы каждой из панелей установлены параллельно друг другу и закреплены во внешних обоймах. Панели установлены под углом друг к другу. Использование заявленной полезной модели позволяет повысить достоверность и точность результатов испытаний. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Область техники, к которой относится полезная модель

Полезная модель относится к области испытаний летательных аппаратов на прочность, в частности, к объектам испытаний на сжатие подкрепленных крыльевых и фюзеляжных панелей летательного аппарата, выполненных из полимерных композиционных материалов для определения их прочности и устойчивости, а также выбора рациональной конфигурации металло-композиционного соединения.

Уровень техники

Из существующего уровня техники (см. патент RU 2490613 C2, G01N 3/24, опубл. 20.08.2013) известен образец для испытания диффузионного соединения листовых заготовок на сдвиг, состоящий из двух соединенных внахлест пластин, образующих диффузионное соединение, имеющий совмещенные с ними накладки, расположенные с противоположных от соединения сторон. Длина рабочей части образца равна длине нахлеста, составляющей не менее четверти высоты образца, ширина образца равна не менее половины длины нахлеста. Известный образец не обеспечивает возможности испытаний на сжатие подкрепленных панелей из полимерного композиционного материала.

Также из уровня техники (см. патент RU 127920 U1, G01N 3/00, опубл. 10.05.2013) известен образец для испытаний на внецентренное сжатие двутавровых металлических профилей с отверстиями по углам на верхней и нижней поверхности для его фиксации в испытательном устройстве.

Указанный образец не обеспечивает возможности испытаний на сжатие подкрепленных панелей из полимерных композиционных материалов.

Еще одним аналогом заявленного технического решения является образец для испытаний на прочность подкрепленной панели, состоящий из двух одинаковых параллельных трехпролетных панелей, связанных посредством четырех нервюр, соединенных между собой парой боковых стенок, (см. Техника воздушного флота, 1986 г. 1, стр. 70-73). Указанный образец не обеспечивает возможности испытаний на сжатие панели летательного аппарата, выполненной из полимерного композиционного материала, и расположенной под углом к стыковой нервюре в месте соединения ее с металлическим поясом, кроме того, не обеспечивается полное подкрепление по контуру торцевых зон панели из полимерного композиционного материала в зоне ее опоры на нажимные плиты испытательной машины.

Наиболее близким аналогом заявленного технического решения является образец для испытаний подкрепленной панели, известный из патента SU 1840335 A1, G01N 3/08, опубл. 10.10.2006. Указанный образец для испытания подкрепленной панели состоит из двух параллельных неразрезных трехпролетных панелей, двух крайних и двух средних нервюр, связывающих панели между собой и двух лонжеронных стенок, закрепленных на нервюрах. Образец также снабжен опорными шарнирными узлами, внешние обоймы которых закреплены на соответствующих крайних нервюрах, а внутренние на концах одной из неразрезных трехпролетных панелей, при этом ось шарнира лежит на линии пересечения серединной плоскости соответствующей крайней нервюры с плоскостью, проходящей параллельно обшивке через линию центров тяжести поперечных сечений панели. Указанный образец не обеспечивает возможность испытаний на сжатие подкрепленных панелей летательного аппарата, выполненных из полимерных композиционных материалов со стесненными торцевыми зонами, расположенных под углом друг к другу и соединенных с металлическими поясами, т.е. не позволяющей имитировать работу с панелью летательного аппарата, выполненной из полимерного композиционного материала в месте соединения ее с металлическими поясами стыковой нервюры.

Недостатком всех вышеуказанных технических решений является отсутствие возможности использования их для имитации работы сжатой панели летательного аппарата, выполненной из полимерного композиционного материала, в месте ее соединения с металлическим поясом стыковой нервюры и обеспечения равномерного распределения сжимающей нагрузки по опорным торцам панели из полимерного композиционного материала.

Сущность полезной модели

Задачей, на решение которой направлена заявленная полезная модель, является разработка конструкции образца, обеспечивающего повышение достоверности и точности воспроизведения условий работы панели летательного аппарата, выполненной из полимерного композиционного материала, в зоне стыковочной нервюры, со стеснением торцевых зон, препятствующих расслоению панели из полимерного композиционного материала при сжатии на ранней стадии деформирования.

Техническим результатом заявленной полезной модели является повышение достоверности и точности испытаний.

Решение поставленной задачи и технического результата обеспечиваются за счет того, что образец для испытаний подкрепленной стрингерами панели летательного аппарата состоящий из нервюр, панелей, закрепленных между внешними обоймами, с выполненными в них пазами под торцы панелей, причем образец снабжен двумя парами панелей, выполненных из полимерного композиционного материала, при этом обе пары панелей соединены друг с другом торцевыми поверхностями посредством металлических поясов стыковой нервюры, а противоположные торцы каждой из панелей установлены параллельно друг другу и закреплены во внешних обоймах, при этом панели установлены под углом друг к другу.

В варианте исполнения заявленной полезной модели соединение торцов пар панелей посредством металлических поясов стыковой нервюры дополнительно снабжено металлическими страховочными стяжками.

В варианте исполнения заявленной полезной модели на торцы панелей, соединенных с внешними обоймами образца дополнительно установлены усиливающие накладки из текстолита.

Краткое описание чертежей

Детали, признаки, а также преимущества настоящей полезной модели следуют из нижеследующего описания примера выполнения заявленного устройства с использованием чертежа, на котором показано:

Фиг. 1 - образец для испытаний на прочность подкрепленной панели стабилизатора летательного аппарата.

Фиг. 2 - вид на обойму со стороны установки панелей.

Раскрытие полезной модели

Образец для испытаний конструкции стыка консолей стабилизатора на сжатие содержит четыре трехстрингерных панели (1) с усиливающими накладками 2 и стрингерами (13), стыковую нервюру с двумя поясами стыковой нервюры (3) и стенкой стыковой нервюры (4), крепежные болты стыковой нервюры (5) с гайками (6), четыре металлические страховочные стяжки (7), восемь распорных вкладышей (8), четыре прижимные балки (9), стяжные болты (10) с гайками (11), внешние обоймы (12).

Панели (1), изготовленные из композиционного материала, и пояса (3) стыковой нервюры, изготовленные из металла, имеют форму, соответствующую форме используемой на летательном аппарате панели в зоне стыковой нервюры.

Усиливающие накладки (2) из текстолита приклеены к панелям для увеличения площади торцев панелей, на которые через внешние обоймы (12) действует нагрузка от испытательной машины.

Стенка (4), изготовленная из композиционного материала, повторяет конструкцию стенки стыковой нервюры используемой с панелями летательного аппарата. На образце установлены болты (5), соответствующие реальной конструкции стыковой нервюры летательного аппарата. Стяжки (7), изготовленные из металла, предназначены для предотвращения разлета частей образца, разрушившегося в процессе испытаний. Распорные вкладыши (8) с прижимными балками (9) изготовлены из металла и служат для взаимного соединения частей образца, а также для сжатия торцев панелей (1) с целью предотвращения их расслаивания под нагрузкой от контакта с плитой испытательной машины. Форма образца имитирует реальную форму панели летательного аппарата в зоне стыковой нервюры, который имеет поперечное V. Симметричная форма образца замыкает на стенку нервюры поперечную силу, возникающую в процессе испытаний от продольной силы нагружения, что позволяет избежать установки дополнительных растяжек на испытательную машину.

Панели изготовлены из полимерного композиционного материала и металлического пояса, имеющие форму и геометрию соответствующую форме стабилизатора летательного аппарата в зоне стыковой нервюры.

Стенка нервюры, изготовленная из полимерного композиционного материала, повторяет конструкцию реальной стенки стыковой нервюры горизонтального оперения. Стенки страховочные, изготовлены из металла, предназначены для удержания от неконтролируемого разброса, разрушаемых в процессе испытаний частей образца.

Распорные вкладыши с прижимными балками изготовлены из металла и служат для взаимного соединения частей образца в единый экспериментальный блок при сжатии параллельных торцов панелей для предотвращения расслаивания их на ранней стадии деформирования в месте контакта с плитами испытательной машины.

Симметричная форма образца замыкает при нагружении образца поперечную силу, возникающую в процессе нагружения вдоль оси продольной силы, на стенку и пояса стыковочной нервюры. Это позволяет избежать установки дополнительных страховочных упоров на опорных плитах испытательной машины.

Использование геометрии образца предложенной формы позволит получать повышение достоверности и точности результатов эксперимента более чем в 1,5-2 раза по сравнению с современными аналогами.

1. Образец для испытаний подкреплённой стрингерами панели летательного аппарата, состоящий из нервюры, панелей, закрепленных между внешними обоймами, с выполненными в них пазами под торцы панелей, отличающийся тем, что образец снабжен двумя парами панелей, выполненных из полимерного композиционного материала, при этом обе пары панелей соединены друг с другом торцевыми поверхностями посредством металлических поясов стыковой нервюры, а противоположные торцы каждой из панелей установлены параллельно друг другу и закреплены во внешних обоймах, при этом панели установлены под углом друг к другу.

2. Образец по п. 1, отличающийся тем, что соединение торцов пар панелей посредством металлических поясов стыковой нервюры дополнительно снабжено металлическими страховочными стяжками.

3. Образец по п. 1, отличающийся тем, что на торцы панелей, соединенных с внешними обоймами образца, дополнительно установлены усиливающие накладки из текстолита.