Технология изготовления поверхностей ракет «воздух-воздух»

Лекция 10 (вечерники) 5. ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ РАКЕТ «ВОЗДУХ-ВОЗДУХ» Несущие поверхности ракет – это крылья, рули, дестабилизаторы. Они служат для создания управляющих сил и моментов, обеспечивающих управляемый полет. Несущие поверхности работают в исключительно сложных условиях воздействия интенсивного нагрева (особенно передних кромок) и больших маневренных нагрузок, следствием чего существенными оказываются аэроупругие эффекты. Требования к конструкциям и технологиям изготовления несущих поверхностей связаны с указанными особенностями их работы. С учётом данных особенностей представляет основное содержание задачи их проектирования и технологии изготовления. Конструкции поверхностей очень разнообразны и в зависимости от их функционального назначения технология изготовления может существенно изменяться. Рассмотрим типовые конструктивные решения применяемых поверхностей и особенности технологии их изготовления. Несущие поверхности ракет «воздух-воздух», как правило, имеют небольшие размеры. Конструктивно - технологические схемы таких поверхностей разделяют на три большие группы: 1. Монолитные 2. Моноблочные (панельные) 3. Каркасные Главный отличительный признак, лежащий в основе такой классификации, технологии изготовления конструкции. 5.1. Монолитные конструкции Монолитные конструкции используются, как правило, для небольших по размеру рулей и дестабилизаторов. Монолитные рули и дестабилизаторы изготавливают из алюминиевых и титановых сплавов, в зависимости от действующих нагрузок и температурных режимов работы. Основным методом изготовления заготовок является горячая объёмная штамповка. Полученная таким методом заготовка подвергается механической обработке наружных, посадочных и крепёжных мест. На рис. 5.1 показаны варианты изготовления цельноштампованного руля. Руль в плане имеет трапециевидную форму и изготавливается в двух вариантах. 1 Рисунок 5.1.- Варианты конструкций монолитного штампованного руля В одном из вариантов руль состоит из лопасти, изготовленной методом штамповки из алюминиевого сплава АК4-1 и хвостовика, отштампованного из титанового сплава ОТ-4. Хвостовик и лопасть соединяются по посадочному месту и скрепляются заклёпками. Предварительно штампованные заготовки проверяют на коробление, если величина деформации превышает заданный припуск на механическую обработку, заготовку правят (рихтуют). Штампованные заготовки обрабатывают по всем поверхностям. Плоские поверхности руля обрабатывают на вертикально фрезерном станке с числовым программным управлением. При обработке обеспечивается симметричность обрабатываемых поверхностей относительно плоскости проходящей через ось вращения хвостовика. Хвостовик изготавливают также из штампованной заготовки с последующей обработкой на многоцелевых станках с ЧПУ. Посадочное место, паз под лопасть крыла, обрабатывают симметрично оси хвостовика с отклонением 0,05 мм. В другом варианте лопасть с хвостовиком целиком отштампованы из алюминиевого сплава. Хвостовик в нижней части имеет две посадочные поверхности. Одна из них входит в шарнирный подшипник, другая в ось, связанную с приводом. Предварительно обрабатывают посадочные поверхности хвостовика, которые в дальнейшем используются как технологические базы для обработки плоскостей крыла. 5.2. Моноблочные поверхности. Основные достоинства моноблочных поверхностей – способность нести большие нагрузки, высокая жёсткость, высокая технологичность, хорошее 2 качество наружной поверхности. Такие поверхности часто изготавливаются из отдельных панелей. Тип панели и её параметры определяются из условий действующих нагрузок. На рис. 5.2 приведена конструкция моноблочного крыла изготовленного из двух штампованных панелей соединённых друг с другом заклёпками. Рисунок 5.2 - Конструкция моноблочного крыла Основные преимущества моноблочных крыльев – высокая жёсткость, технологичность, качество наружной поверхности. Максимальные нагрузки при критических напряжениях, близких к пределу текучести, лучше всего передают крылья из двух штампованных панелей, поэтому такие крылья выгодны для скоростных ракет, не имеющих жёстких ограничений по массе планера. К корпусу ракеты панели крепятся с помощью кронштейнов, изготовленных методом горячей объёмной штамповки из легированной стали, с последующей механической обработкой посадочных мест. К корпусу ракеты кронштейны приваривают точечной контактной сваркой в специальном приспособлении, обеспечивающем необходимую точность плоскостей относительно друг друга и реперных точек. Поверхность крепится на кронштейнах с помощью нестандартных винтов и гаек. Панели могут быть как штампованные, так и сваренные из двух листов роликовой сваркой. На рис. 5.3 приведена конструкция сварного крыла, детали которого изготовлены холодной штамповкой из листового материала ОТ4-1. Внутренний набор крыла, обеспечивающий необходимую жёсткость, состоит из двух панелей (левой и правой) рис. 5.3 (б), прокладки, профиля и накладок. В зависимости от серийности производства и габаритов деталей заготовки из листа получают резкой на гильотинных ножницах, в вырубных штампах или фрезерованием из предварительно нарезанных заготовок. Предварительно производится расчёт геометрических размеров заготовки и при необходимости предусматривается припуск на механическую обработку. Все элементы внутреннего набора соединяются контактной точечной сваркой по сопрягаемым поверхностям в специальном приспособлении. 3 Прокладка Накладка Панель правая а) А-А Панель левая Обшивка Профиль Прокладка А б) Накладка А Кт Рисунок 5.3- Конструкция сварного крыла Обшивку и накладки приваривают также контактной точечной сваркой к внутреннему набору. После сварки производят отжиг для снятия внутренних напряжений. Отверстия, для крепления крыла к корпусу изделия, сверлят по согласованной оснастке, кондуктору, обеспечивая тем самым взаимозаменяемость по местам стыковки. Точность изготовления контролируется калибрами и шаблонами. На рис. 5.4 приведён сварной вариант крыла, где внутренний набор изготовлен из штампованных вкладышей, выполненных из материала ОТ-4 и полосы. Полоса Обшивка Уголок Вкладыш Профиль Профиль Рисунок 5.4 - Сварное крыло с внутренним набором из штампованных вкладышей 4 Сборка и сварка каркасных поверхностей осуществляется в спец. оснастке, которая представляет собой жёсткую раму, на которой крепятся все детали поверхности, и осуществляется аргонно-дуговая и точечная сварка. Основание оснастки имитирует корпус ракеты и является базой при сборке и сварки поверхности. На основание оснастки устанавливаются элементы каркаса поверхности, которые прилегают к корпусу ракеты (типа уголков). Элементы каркаса крепятся к радиусной поверхности основания прижимными планками с помощью винтов. При этом строго выдерживается размер между двумя «уголками» (поперечное сечение поверхности). Поперечные элементы каркаса поверхности (вкладыши) устанавливаются и фиксируются между «уголками» основания поверхности и привариваются контактной сваркой. Верхний элемент каркаса (полоса) фиксируется рамой приспособления и сваривается с поперечными элементами аргонодуговой сваркой. Сваренный каркас поверхности извлекается из приспособления и передаётся на механообработку. Каркас фрезеруется с двух сторон под размеры готовой поверхности с учётом двух обшивок. Отфрезерованный каркас устанавливается в приспособление, фиксируется винтами. С двух сторон каркаса устанавливаются обшивки и привариваются к каркасу точечной контактной сваркой. В этом же приспособлении обшивки прихватываются под роликовую сварку (точки с шагом 50-70 мм). Обшивки, при этом, должны иметь технологический припуск под роликовую сварку 810 мм по контуру. После этого поверхность извлекается из приспособления и производится роликовая (контактная) сварка по контуру обшивок. Припуск по контуру обшивок фрезеруется в окончательные размеры поверхности. К недостаткам данной конструкции относится большое количество сварочных точек, которые приводят к деформации крыла и дополнительным работам по устранению этих деформаций. Более прогрессивная технология изготовления подобных панелей – это высокотемпературная диффузионная сварка в среде аргона, в специальной оснастке имитирующей форму поверхности. Процесс формообразования и диффузионной сварки заготовок осуществляется за один цикл в режимах сверхпластичности листовых титановых сплавов. Формообразование и сварка осуществляются за счёт давления газа, подаваемого внутрь герметичного пакета заготовок. Схема процесса приведена на рис. 5.5. Процесс изготовления можно условно разбить на два этапа: этап сверх пластической формовки (СПФ) и этап диффузионной сварки (ДС). Две 5 внутренние заготовки (заполнитель) сваривают контактной сваркой по зонам, в которых необходимо формирование вертикальных стенок (рёбер жёсткости) на панели. Внутренние заготовки (заполнитель) герметично сваривают по фланцу с наружными заготовками (обшивки) контактной роликовой сваркой. Во внутренние и наружные полости заготовок подводят штуцера для подачи газа повышенного давления. Пакет заготовок помещают в оснастку, внутренняя поверхность которой имеет форму готового узла, и нагревают до температуры сверх пластичности заготовок. Во внутренние и наружные полости заготовок подают давление газа и производят формообразование обшивок и заполнителя. При этом внутренние листы заготовок формируются до стыковки друг с другом в местах контактной сварки, образуя вертикальные стенки. После окончания формовки заготовки выдерживают под давлением при температуре сверх пластичности в течение времени достаточного для диффузионной сварки заполнителя между собой и с обшивками. После охлаждения заготовки извлекают из оснастки и обрезают по фланцам. Замена существующих конструкций узлов на многослойные панели получаемые способом СПФ/ДС позволяет: снизить массу узлов на 20–30, повысить КИМ и снизить трудоёмкость изготовления в 1,5–3 раза, повысить качество узлов. Недостатком такой технологии является большой расход электроэнергии при нагреве спецоснастки вместе с заготовкой для получения готовой поверхности. Температура нагрева составляет около 850С. 6 Рисунок 5.5 - Схема процесса высокотемпературной диффузионной сварки 5.3. Каркасные конструкции Каркасные конструкции, как правило, наборные, т.е. имеют много детальный силовой набор (каркас) и обшивку постоянной толщины. Между собой элементы конструкции соединяют сваркой. Каркасные крылья имеют минимальную добавочную массу, обусловленную технологией изготовления, однако, они мало ориентированы на высокопроизводительные технологические процессы, что свойственно моноблочным конструкциям, изготавливаемым методами литья, штамповки, прессования. Преимуществом каркасных крыльев является простота узлов стыковки с корпусом. Стыковые узлы в этом случае делаются в основном на лонжеронах, в то время как моноблочные крылья должны стыковаться с корпусом по контуру. Температурные напряжения в каркасных крыльях меньше, чем в моноблочных. Каркасы крыльев могут быть самыми разнообразными: в виде продольно-поперечного или веерообразного набора, с лонжеронами и без лонжеронов в виде многостеночной конструкции, с нервюрами и без нервюр. Часто каркасные крылья в качестве основного силового элемента имеют один или несколько лонжеронов, которые воспринимают основную 7 часть изгибающего момента, а сравнительно тонкая слабо подкрепленная обшивка преимущественно работает на сдвиг от крутящего момента и перерезывающей силы. На рис. 5.6 приведена конструкция руля каркасного типа. Внутренний силовой набор включает в себя: основание, к которому контактной точечной сваркой крепятся три вкладыша выполняющие функции нервюр с выступами под контактную точечную сварку обшивки; вкладыш, являющийся продолжением основания; передний вкладыш, представляющий собой профилированную пластину обеспечивающую требуемый профиль передней плоскости. Все детали силового набора изготавливают из титанового сплава ОТ4 горячей объёмной штамповкой с последующей механической обработкой по сопрягаемым поверхностям. Основание является главной деталью обеспечивающей точность изготовления руля и его координацию при сборке. При механической обработке основания необходимо обеспечить перпендикулярность базовой плоскости проходящей через оси штифтов к установочной плоскости основания. Дополнительно должна быть обеспечена симметричность относительно базовой поверхности боковых поверхностей и пазов основания. В передней части крыла установлен антифлаттерный титановый вкладыш. Вкладыш обеспечивает смещение центра масс вперёд за ось вращений и дополнительно выполняет функцию элемента силового набора. Вкладыш изготавливается из листа фрезерованием всех поверхностей на станке с ЧПУ. Сборка руля осуществляется в специальном приспособлении, которое обеспечивает взаимную координацию соединяемых деталей и их симметричность относительно базовой плоскости. Элементы силового набора вставляются своими выступами в пазы основания, как показано на сечении А-А, и фиксируются в приспособлении прижимами и винтами, после чего привариваются друг к другу контактной точечной сваркой. 8 Рисунок 5.6 - Конструкция руля каркасного типа С двух сторон каркаса устанавливаются обшивки и фиксируются по контуру рамой приспособления. Обшивки привариваются к каркасу точеной контактной сваркой. В этом же приспособлении обшивки прихватываются под роликовую сварку (точки с шагом 50-70 мм). Обшивки, при этом, должны иметь технологический припуск под роликовую сварку 8-10 мм по контуру. После этого поверхность извлекается из приспособления и производится роликовая (контактная) сварка по контуру обшивок. Припуск по контуру обшивок фрезеруется в окончательные размеры поверхности. В отверстия основания запрессовывают два штифта, обеспечивающие координацию руля на выходном валу привода и совмещение оси руля с базовой осью выходного вала. На кромках передней и задней боковой поверхности руля производят засверловки под реперные точки. Углубления заполняют красной эмалью. Реперные точки необходимы для нивелировки рулей, крыльев на готовом изделии для определения фактического их положения или отклонения от заданных требований. После сборки производят контроль несимметричности руля. Контроль осуществляют в семи точках, на поверочной плите с закреплением руля в специальном приспособлении. 5.4 Конструктивные особенности решётчатых поверхностей (РП) Жесткие требования к ракетам, в частности, к их массе и габаритам, привели к появлению рулей, имеющих шарнирные моменты существенно 9 меньше, чем у рулей традиционной плоской формы в плане. Одним из таких рулей является руль решетчатой конструкции. Решетчатый руль представляет собой несущую пространственную систему, состоящую из большого числа профилированных или плоских планов, соединённых между собой боковинами. Решетчатые крылья, как и любые другие конструкции, могут изготовляться различными методами, т. е. путём использования принципиально разных технологических процессов. Наряду с методами холодной обработки, такими как клёпка, склеивание, резание — механическое и электроэрозионное, могут быть использованы и методы горячей обработки — сварка, пайка, литье. Кроме того, не исключена возможность применения комбинированных методов (сочетание различных технологических процессов). Следовательно, в общем случае выбор рационального метода изготовления решетчатых крыльев относится к числу задач с многозначными решениями. Известно, что меньшая стоимость изделия обычно достигается применением процесса с меньшей трудоёмкостью, меньшими расходами на конструкционный материал, что, в свою очередь, связано с коэффициентом его использования. Следует стремиться к сокращению технологического цикла изготовления изделия, вследствие чего изменяются и накладные расходы. На рациональный метод изготовления решётчатых крыльев влияет достаточно большое количество факторов, таких как марка материала, методы соединения и изготовления деталей и др. Планы РП, соответствующим образом спрофилированные, позволяют получить плавное обтекание до углов атаки 40-50. На сверхзвуковых скоростях планы решётки можно расположить достаточно близко друг от друга без их взаимного влияния и получить большую суммарную площадь решётчатого крыла в малом объёме. Поэтому подъёмная сила РП оказывается в несколько раз больше, чем подъёмная сила обычной поверхности при равных объёмах. Кроме того, решётчатые рулевые поверхности уменьшают величину шарнирных моментов, в результате чего снижается мощность рулевого привода и его вес. При одинаковой прочности с моно плановой РП намного легче и существенно жёстче последнего. РП могут воспринимать значительные нагрузки, что предполагает достаточную жёсткость и прочность конструктивных элементов при их малой толщине, и высокие механические свойства соединения конструкции при малой массе. 10 Решетчатые рули характеризуются малой металлоемкостью, т.е. отношением объёма металла в конструкции к объёму изделия. Решётчатые крылья являются технологичными изделиями в условиях серийного производства, и при изготовлении их достигается высокий уровень коэффициента использования материалов – выше 0,5. Было установлено, что наиболее вероятными заготовками могут быть полосы, листовой материал различной толщины или поковки прямоугольного сечения. Поскольку характер заготовок решающим образом влияет на степень использования материала в изделии, то для оценки различных методов изготовления решетчатых крыльев выбирается коэффициент использования материала КИМ. Наиболее технологичными методами соединения деталей, как показывает анализ применяемых технологических процессов, являются пайка, контактная сварка и аргонно- дуговая сварка отдельных элементов РП. Решётчатая поверхность (рис. 5.7) представляет собой сборно-паянную конструкцию, состоящую из однотипных элементов, изготовленных из листовой стали ЭИ-835 (ст. 12Х25Н16Г7АР). Этот материал отличается высокой коррозионной стойкостью, хорошо обрабатывается любым видом холодной и горячей обработки, включая различные способы сварки и пайки. Рисунок 5.7 – Внешний вид решетчатого руля Планы, силовой кронштейн и боковины изготавливаются холодной штамповкой. Радиуса галтелей 0,2+0,2 выполняются чеканкой в штампах. Заострения кромок толщиной 0,2 - 0,1 мм (рис. 5.7) получают методом шлифования в специальных угловых оправках. 11 5.5 Изготовление решётчатых рулей 5.5.1 Технологический процесс изготовления решётчатых рулей Поверхность типа решетки является сборочной единицей состоящей из двух боковин, пластины, планов и основания. В решетке внутренние узлы пересечений набора в плоскости симметрии скреплены аргонно-дуговой сваркой плавлением. Перед сборкой под пайку входящие детали проверяют на соответствие требованиям чертежа и обезжиривают ацетоном. Для сборки используют, приспособление (рис. 5.8). Сначала в приспособление устанавливают планы решетки и основание, а потом - обе боковины и пластину. Не вынимая детали из приспособления, каждое угловое соединение боковин и пластины, а также нижние торцы боковин и основания, скрепляют двумя короткими швами длиной 5 мм ручной аргонодуговой сваркой с присадочной проволокой 1 мм. Каждое нахлёсточное соединение боковин с основанием скрепляют 2-мя точками точечной электросваркой на машине для контактной сварки переменного тока (например, марки МТ 1223), на рис.5.10. места контактной сварки обозначены крестиками. Разметку точек производят в соответствии с чертежом, а также производят уточнение режима сварки на образцах технологической пробы. После прихватки изделие вынимают из приспособления, зачищают выплески, правят, проверяют размеры и вновь обезжиривают. Для последующей пайки оптимальные зазоры должны составлять величину 0,03...0,1 мм 12 Рисунок 5.8 – Использование приспособления технологического процесса при изготовлении решётчатых рулей. Паяные соединения должны обладать высокой прочностью и эксплуатационной надежностью. Из известных припоев эти качества обеспечивает припой марки ПР-Н58Ф его температура плавления 10301080°С, а температура пайки - 1240°С, что примерно на 100°С ниже температуры пайки других припоев, обеспечивающих равную эксплуатационную надежность. Пайка осуществляется в специальном приспособлении. Качество пайки проверяют внешним осмотром. Непропаи и галтели свыше нормы, установленные чертежом, не допускаются. Такие изделия бракуются. Исправление дефектов выполняют пайкой на ротокаруселъной печи П-126. Зачистку подтеков и наплывов припоя, которые не допускаются на расстоянии, более 4 мм от места соединения, выполняют слесарным инструментом. После пайки РП поступает на механическую обработку посадочных мест и отверстий под элементы крепления на приводе. Механическая обработка производится в спецприспособлении. РП после мехобработки проверяют на стенде, а затем пассивируют и гидрофобизируют. 13 Рисунок 5.9 - Разметка точек для точечной электросваркой при изготовлении решетчатых рулей 5.5.2 Контроль качества пайки Контроль качества продукции является важнейшей операцией и должен проводиться со стадии проектирования изделия. С целью унификации паяных сборочных единиц, установления норм и требований к паяным изделиям разработан стандарт ГОСТ 19249-73 «Соединения паяные. Основные типы и параметры». Стандарт определяет конструктивные параметры паяного соединения, его условные обозначения, содержит классификацию основных типов соединений. В приложении к стандарту даны величины сборочных зазоров. Стандарт является основанием для унификации конструкторской и технологической документации еще на стадии создания паяного изделия. С этой стадии начинается и контроль качества пайки. В производстве высокий уровень качества продукции должен обеспечиваться начиная от заготовки и кончая контролем готовых изделий. При этом переход к массовому производству продукции не должен вести к снижению качества. Еще на стадии разработки изделия ОТК должен принимать участие в создании изделия. Технологическая документация на пайку, согласованная с заказчиком, должна отражать критерии неразрушающих и разрушающих методов контроля. 6. СТЫКИ КРЫЛЬЕВ И РУЛЕЙ С КОРПУСОМ ИЗДЕЛИЯ И ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИИ СБОРКИ 14 Все внешние силовые факторы, воспринимаемые крылом и рулями, передаются на корпус ракеты посредством разъемных соединений – стыковых узлов. Стыковые узлы – самые нагруженные элементы, от конструкции которых существенно зависит надежность и эффективность применения ракеты. В большинстве случаев разрушение конструкции происходит именно по стыковым узлам или вблизи них. 6.1.Стыки крыльев с корпусом изделия Обеспечение прочности корпуса ракеты – важнейшая функция стыковых узлов. Стыковые узлы должны обеспечивать строгое взаимное расположение крыльев на корпусе, что необходимо для обеспечения аэродинамических требований, предъявляемых к изделию. Конструктивно применяются два типа стыков крыла с корпусом: контурный и точечный. Выбор того или иного из них зависит от конструктивно-силовой схемы крыла и от жесткости корпуса крыльевого отсека. Моноблочное крыло, требующее контурного крепления, будет выгодным по массе только при наличии необходимой жесткости корпуса. Лонжеронная схема, базирующаяся на точечной стыковке, требует применения в конструкции корпуса усиленных шпангоутов. Для крыльев малого удлинения с одним стыковочным узлом (рис.6.1) необходимо предусматривать дополнительные точки крепления в передней и хвостовой частях бортового сечения, уменьшающие отгиб этих частей. Рисунок 6.1 – Крылья малого удлинения с одним стыковочным узлом Дополнительные точки крепления в передней и хвостовой части крыла представляют собой направляющие штыри, устанавливаемые в посадочные отверстия отсека которые обрабатываются на многопозиционных станках с ЧПУ. Узел крепления, охватывающий плоскость крыла, приваривают к корпусу отсека аргонно- дуговой сваркой. Положение узла крепления, при 15 сварке, координируется специальным приспособлением относительно дополнительных точек крепления крыла к корпусу. На рис.6.2 приведён вариант крепления крыла по контуру. Если крылья и корпуса отсека изготавливают из однородного материала, то целесообразно их соединение производить контактной точечной сваркой (рис. 6.2.) Для обеспечения данного соединения, на максимально возможной длине корневой части крыла, выполняются уголковые профили, приваренные или приклепанные к силовому набору. Приварка профилей крыла к отсеку производится в специальном приспособлении, обеспечивающем заданную точность взаимного положения крыльев относительно друг друга и корпуса отсека. Рисунок 6.2- Вариант крепления крыла по контуру Фланцевое соединение может быть выполнено двух типов стыков: контурного и точечного. При точечной стыковке (рис. 6.3) в шпангоуте корпуса отсека устанавливаются две шпильки; одна из них по классной посадке (работает на срез, передавая на корпус перерезывающую силу), а вторая с гарантированным зазором, обеспечивая взаимозаменяемость стыка. 16 Рисунок 6.3 - Вариант крепления крыла при точечной стыковке Контурный фланцевый стык выполняется с помощью уголковых профилей, закрепленных на корпусе посредством шпилек с гайками или винтов. Отверстия под шпильки обрабатывают на многопозиционном станке с ЧПУ, что обеспечивает требуемую точность установки крыла на корпусе изделия. Ушковые соединения крыла с корпусом выполняются в нескольких вариантах: с наружными проушинами на крыле; с наружными проушинами на корпусе Выбор типа стыка определяется главным образом условиями нагружения и конструктивно-силовыми схемами крыла и корпуса. На рис. 6.4 (а) показано ушковое соединение крыла с корпусом моноблочной схемы с наружной корпусной проушиной. Количество проушин и их геометрические параметры зависят от конструкции крыла и условий его нагружения. В большинстве случаев проушины приваривают к корпусу отсека, их координация относительно друг друга и корпуса изделия осуществляется приспособлением. Рисунок 6.4 - Ушковое соединение крыла: а) – с наружными проушинами на корпусе, б) – с наружными проушинами на крыле. 17 Проушины изготавливают из того же или аналогичного материала что и корпус отсека, для обеспечения качественной сварки. Пазы в проушинах и сопрягаемые с ним поверхности крыла обрабатывают по 9 квалитету точности. Заготовки для проушин получают горячей штамповкой с последующей механической обработкой всех поверхностей. Во избежание люфтов в соединении, болты и отверстия под них выполняются по высококлассным посадкам. Узловое соединение типа ухо-вилка применяют для лонжеронных крыльев сравнительно больших размеров, со значительной строительной высотой профиля. Данное соединение может выполняться в двух вариантах: с осями болтов перпендикулярными хорде и с осями болтов параллельными хорде. На рис. 6.5 показан второй вариант, как более предпочтительный. Этот выбор особенно оправдан для ракет значительных калибров, к которым не предъявляются жесткие требования по лобовому сопротивлению. Рисунок 6.5 - Соединение крыла типа ухо-вилка. Ухо изготавливают из материала аналогичного материалу корпуса отсека, к которому его приваривают аргонно - дуговой сваркой в специальном приспособлении. Приспособление обеспечивает взаимозаменяемость по местам стыка крыла с корпусом изделия. Крыло крепится как минимум в двух точках с помощью специальных болтов, один из которых устанавливается по скользящей посадке. Быстроразъемное соединение. Данный вид соединения обеспечивает сокращение затраты времени на стыковку и расстыковку крыльев с корпусом ракеты в условиях наземной эксплуатации. Наиболее широко используемый вариант конструктивного исполнения такого стыка показан на рис. 6.6. 18 Для реализации данного соединения, на крыльевом отсеке корпуса приваривается специальный кронштейн с несколькими наклонными пазами под углом 45º к оси ракеты. В основании крыла, как ответном элементе в поперечной плоскости, установлены профилированные штифты или шпильки, которые при стыковке крыла с корпусом входят в наклонные пазы кронштейнов и жестко фиксируются контровочным болтом, расположенным в хвостовой части крыла, который, в зависимости от геометрии крыла, может упираться в кронштейн в поперечной или продольной плоскости. Недостатком соединения является то, что уравновешивание и передача изгибающего момента происходит только на некоторой части строительной высоты крыла, что вызывает перетяжеление конструкции. Рисунок 6.6 - Быстроразъемное соединение. 6.2.Стыки рулей с корпусом изделия. Общими требованиями к узлам крепления рулей являются: простота конструкции, надежность соединения с выходным элементом (валом) рулевого привода, точность геометрической ориентации базовых плоскостей, минимальное аэродинамическое сопротивление, быстроразъемность, в случае необходимости демонтажа рулей в процессе эксплуатации. 19 Рисунок 6.7 - Конструкции сплошных рулей: а) – цапфа выполнена заодно с консолью, б) – консоль и цапфа выполнены раздельно. Самыми простыми по конструктивному решению узла крепления являются сплошные (цельнометаллические) рули, применяемые при малых относительных толщинах профиля (С = 0,015…0,02), когда другие конструкции не обеспечивают необходимую жесткость. Лопасть руля и хвостовик могут выполняться как одно целое или в виде двух самостоятельных деталей. В этом случае на хвостовике выполняется проушина, в которой заклепками или болтами (винтами) закрепляется лопасть. Хвостовик, как наиболее нагруженную деталь, выполняют из высокопрочного материала, а лопасть руля штампуют, отливают или фрезеруют из алюминиевых или титановых сплавов. Оба варианта сплошных рулей представлены на рис. 6.7. Вышеприведенные конструкции рулей наибольшее применение находят при соединении двух противоположно расположенных рулей приводным валом принимающим командные усилия от рулевых машинок. В данном случае вал выполняется в виде трубы, в противоположные концы которой вставляются хвостовики рулей и закрепляются от проворота поперечными болтами. Чаще, по условиям компоновки, пропустить сквозь корпус отсека сплошную ось мешают газовод двигателя, механизм дифференциального управления рулями и др. В этом случае схема крепления руля усложняется. Как правило, наиболее часто применяется фланцевое крепление рулей. На 20 рис. 6.8. приведена конструктивная схема фланцевого крепления руля, которая выполнена в виде фланца в основании лопасти крыла, жестко связанного с силовым набором и фиксируемого на выходном валу привода двумя болтами. Рисунок 6.8 - Фланцевое крепление руля. Для точной ориентации руля, относительно выходного вала, в его фланце, по оси симметрии, выполнены два отверстия под болты, отверстие и паз под штифты. В выходном валу привода аналогично расположены два резьбовых отверстия под болты и два отверстия под штифты. В случае крепления руля невыпадающими болтами в отверстиях его фланца нарезают резьбу, что приводит к переутяжелению конструкции. Штифты в выходной вал привода устанавливают по прессовой посадке. Для обеспечения быстросъемности руля, по ряду эксплуатационных факторов, целесообразно применение байонетного соединения руля с выходным валом, при котором фланец руля выполнен в виде охватываемой части, а вала в виде охватывающей части (рис. 6.9). Центрирование оси руля и выходного вала осуществляется за счет классной посадки цилиндрических поверхностей байонета, а угловая ориентация обеспечивается введением в конструкцию фланца фиксирующей защелки, взаимодействующей с ответным отверстием вала привода. Для установки руля при таком креплении достаточно его фланец ввести в ответный карман вала и повернуть на 90 градусов до срабатывания защелки. Демонтаж производится в обратном порядке, после снятия с защелки. 21 Рисунок 6.9 - Байонетное крепление руля. Крепление решётчатых рулей (рис. 6.10) на выходном валу привода осуществляется в виде соединения типа уха вилки. Конструктивно в нижней части решётчатого руля между боковинами и корневым планом имеется прямоугольный проём, выполненный по скользящей посадке, в который входит выступ выходного вала привода. Соединение решётчатого руля и выходного вала привода производится посредством осей или болтов вворачиваемым в резьбовые отверстия вала (рис.6.11.а, б). Для получения минимального транспортного габарита ракеты, передняя точка крепления выполнена в виде оси, установленной по классной посадке, а задняя точки крепления в виде двух защелок, что позволяет произвести складывание рулей на корпус ракеты, с последующим возвратом в рабочее положение до момента срабатывания защелок. Рисунок 6.10 - Крепление решётчатых рулей 22 Рис.6.11 Узлы крепления решетчатого руля: а) осями со стопорными шайбами; б) – болтами; в) – осью и защелками. Вопросы : 1. На какие группы можно разделить конструктивно технологические схемы несущих поверхностей ракет? 2. Укажите основные вид изготовления заготовок для деталей монолитных конструкций. 3. От чего зависит выбор материала для монолитных конструкций? 4. Укажите основные преимущества моноблочных крыльев. 5. Какие методы сварки применяют для изготовления моноблочных крыльев? 6. Укажите основные преимущества каркасных крыльев. Обоснуйте свой ответ. 7. Перечислите методы, используемые при изготовлении решётчатых рулей. Дайте характеристику каждого из них. 8. Какие методы соединения деталей при изготовлении решётчатых рулей являются наиболее технологичными. Дайте краткую характеристику выбранного вами методами. 9. Какой стык крыльев предпочтителен для моноблочных крыльев и почему? 23 10.Какой стык крыльев предпочтителен для лонжеронных крыльев и почему? 11.Опишите технологический процесс изготовления фланцевого с точечным стыком. 12.Опишите технологический процесс изготовления фланцевого с контурным стыком. 13.От чего зависит количество проушин при ушковом соединении крыла? Опишите метод из крепления. 14.Почему узловое соединение типа ухо-вилка применяют для лонжеронных крыльев? Опишите второй вариант крепления. 15.Что является недостатком быстроразъемного соединения и почему? 16.Назначение быстроразъемных соединений. 17.Каким образом осуществляется крепление решётчатых рулей? Задание: 1. Составить схему технологического процесса изготовления решётчатых рулей. 2. Сделайте сравнительный анализ байонетного и фланцевого соединений. 3. Указать роль разрушающего метода контроля на серийном предприятии. 4. Составьте схему технологического процесса изготовления руля на рисунке 5.6 данной лекции. 5. Составьте схему технологического процесса изготовления монолитных конструкций. 24