一种带撑杆的直升机后置水平尾翼结构的制作方法

本发明属于直升机水平尾翼设计领域，涉及一种带撑杆的直升机后置水平尾翼结构。

背景技术：

水平尾翼为直升机的主要部件，主要作用为改善直升机的迎角稳定性，从而改善纵向操纵性和稳定性。水平尾翼位置由总体布局与气动要求决定，国内直升机多为前置水平尾翼以及高置水平尾翼，后置低水平尾翼较少，且后置水平尾翼受到旋翼下洗流以及其他气流的影响，属于高周疲劳区域，载荷复杂，难以达到预期的设计寿命。

公告号为cn203889055u的中国专利《一种直升机平尾结构》，提及了一种后置的水平尾翼结构，该专利的目的是使水平尾翼具有快速拆卸的功能，但所述后置水平尾翼传力路径单一，抗疲劳性能差，水平尾翼寿命低，更换以及维护成本极高。

技术实现要素：

本发明的提供一种带撑杆的后置水平尾翼，在满足总体布局与气动要求的同时，优化结构，解决目前直升机后置水平尾翼普遍存在的寿命不足的问题，从而达到降低直升机的成本，提高客户满意度，提升型号竞争力的目的。

本发明提供的技术方案为，一种带撑杆的直升机后置水平尾翼结构，所述水平尾翼结构包括平尾主体结构1、两个侧端板2、撑杆组件3、第一撑杆接头组件4、第二撑杆接头组件7、撑杆接头整流罩5，

所述两个侧端板2分别位于所述平尾主体结构1的两端；

所述第二撑杆接头组件7与所述平尾主体结构1铆接，所述第一撑杆接头组件4与直升机的垂尾后梁固定连接；所述第二撑杆接头组件7位于平尾主体结构1的压力中心位置；

所述撑杆组件3一端与第二撑杆接头组件7连接，另一端与所述第一撑杆接头组件4连接；所述撑杆组件3用于分散平尾主体结构1承受的载荷；

所述撑杆接头整流罩5与平尾主体结构1固定连接，所述撑杆接头整流罩5位于第二撑杆接头组件7外部，用于改善水平尾翼的气动性能。

进一步地，所述平尾主体结构1包括前梁21、前缘肋30、中间肋26，所述水平尾翼结构还包括加强带板6，所述加强带板6为十字型结构，所述加强带板6与前梁21、中间肋26、前缘肋30固定连接，用于对水平尾翼结构的加强。

进一步地，所述第二撑杆接头组件7与前梁21固定连接，所述前梁21在该连接部位设置有凸台，用于第二撑杆接头组件7与前梁21的连接。

进一步地，所述第二撑杆接头组件7包括接头主体70和轴承71，轴承71与接头主体70过度配合连接。

进一步地，所述平尾主体结构1还包括后梁22，后梁22为一体式铝合金钣金成型，用于减轻水平尾翼结构的重量。

进一步地，所述侧端板2包括外层和芯部，所述外层为玻璃布，所述芯部包括泡沫和蜂窝结构，所述泡沫包裹所述蜂窝结构。

进一步地，所述撑杆接头整流罩5包括前罩8和后罩9，所述前罩8与后罩9的边缘固定连接；所述前罩8和后罩9的表面均向一侧凸起，且所述前罩8和后罩9平行凸起方向的截面形状为“u”型。

进一步地，所述撑杆组件3包括管状主体301和两个撑杆接头302，所述管状主体301的两端分部与所述两个撑杆接头302焊接，所述两个撑杆接头302分部与第一撑杆接头组件4、第二撑杆接头组件7连接。

本发明的技术效果：

原有的后置的水平尾翼通过水平尾翼接头将载荷集中传递至垂尾，本发明在此基础上在左右侧压力中心附近位置和垂尾之间增加撑杆，将传力路径由单路传递改为多路传递，撑杆结构分担传递了水平尾翼的大部分载荷，降低水平尾翼的根部应力水平，从而达到提高水平尾翼的寿命的目的；在撑杆接头外增加整流罩，调整气流，提高水平尾翼的气动效率。

附图说明

图1为带撑杆的水平尾翼结构整体轴测图；

图2为带撑杆的水平尾翼结构仰视图；

图3为撑杆组件的连接示意图；

图4为带撑杆的水平尾翼结构分解示意图；

图5为平尾骨架示意图；

图6为撑杆组件的结构示意图；

图7为撑杆接头整流罩示意图；

图8为侧端板示意图；

图9为撑杆接头组件的结构示意图；

附图标记说明：1-平尾主体结构、2-侧端板、3-撑杆组件、301-管状主体、302-撑杆接头、4-第一撑杆接头组件、5-撑杆接头整流罩、6-加强带板、7-第二撑杆接头组件、70-接头主体、71-轴承、8-前罩、9-后罩、10-平尾骨架、11-起吊接头、12-水平尾翼接头、13-前缘蒙皮、14-后缘蒙皮、15-连接角材、16-上蒙皮组件、17-下蒙皮组件、18-中下部加强带板、19-后缘连接件、20-前缘口盖、21-前梁、22-后梁、23-端肋、24-前缘肋、25-中心肋、26-中间肋、27-后缘肋、28-中上部加强带板、29-螺栓、30-管。

具体实施方式

图1为带撑杆的水平尾翼结构整体轴测图、图2为带撑杆的水平尾翼结构仰视图、图3为撑杆组件的连接示意图，结合图1、图2和图3所示，所述水平尾翼结构包括平尾主体结构1、两个侧端板2、撑杆组件3、第一撑杆接头组件4、第二撑杆接头组件7、撑杆接头整流罩5。

如图1所示，两个侧端板2分别为平尾主体结构1的两端。如图3所示，第二撑杆接头组件7与所述平尾主体结构1铆接，第一撑杆接头组件4与直升机的垂尾后梁22固定连接。第二撑杆接头组件7位于平尾主体结构1的压力中心位置。

撑杆组件3的一端与第二撑杆接头组件7连接，另一端与第一撑杆接头组件4连接；所述撑杆组件3用于分散平尾主体结构1承受的载荷。所述撑杆接头整流罩5与平尾主体结构1固定连接，所述撑杆接头整流罩5位于第二撑杆接头组件7外部，用于改善水平尾翼的气动性能。

本实施例采取的技术方案为在水平尾翼左右侧气动压心附近位置和垂尾之间增加撑杆组件，将传力路径由单路传递改为多路传递，达到提高后置水平尾翼使用寿命。

进一步地，本实施例的撑杆组件3的布置为：撑杆组件3的一端与平尾主体结构1上的第二撑杆接头组件7使用螺栓连接，另一端与连在垂尾后梁上的第一撑杆接头组件4使用螺栓连接，第二撑杆接头组件7与前梁腹板面以及下翼面使用18个铆钉连接，第一撑杆接头组件4与垂尾后梁加强结构使用6个铆钉连接。

图4为带撑杆的水平尾翼结构分解示意图，结合图1和图4所示，所述水平尾翼结构包括平尾主体结构1、侧端板2、撑杆组件3、第一撑杆接头组件4、撑杆接头整流罩5、加强带板6、第二撑杆接头组件7、平尾骨架10、起吊接头11、水平尾翼接头12、前缘蒙皮13、后缘蒙皮14、连接角材15、上蒙皮组件16、下蒙皮组件17、中下部加强带板18、后缘连接件19、前缘口盖20、中上部加强带板28、螺栓29。

图5为平尾骨架示意图，如图5所示，平尾骨架10包括前梁21、后梁22、端肋23、前缘肋24、中心肋25、中间肋26、后缘肋27、管30。平尾主体结构1包括平尾骨架10。

结合图4和图5所示，平尾主体结构1为双梁式结构，纵向用肋维持翼面形状，与上下蒙皮组件铆接组成承力盒段，水平尾翼主体与垂尾的连接通过水平尾翼接头12使用两个螺栓29贯穿平尾翼面进行连接。

前缘肋24处使用铆接管夹固定管30，用以穿过航行灯线缆。其中，前梁21由前梁与衬套组成，前梁是铝合金整体槽型机加件，在中间制有2个螺栓连接孔，后梁22与所有肋均为铝合金钣金件。水平尾翼接头12为不锈钢机加件，使用5个螺栓与垂尾后梁进行连接，接头耳片包覆水平尾翼上下翼面，使用2个螺栓贯穿连接。中上部加强带板28为钢制钣金件，中下部加强带板18为铝制钣金件，均与平尾骨架10铆接，对水平尾翼进行加强。上蒙皮组件16、下蒙皮组件17为铝面板蜂窝夹层结构，均与平尾骨架10使用铆钉连接，构成盒形结构承力。前缘蒙皮13、后缘蒙皮14、前缘口盖20、后缘连接件19均为铝合金钣金件，分别与平尾骨架10铆接。起吊接头11为铝合金机加件，铆接在平尾骨架10上，用于尾减速器的吊取安装。

第二撑杆接头组件7与前梁21固定连接，前梁21在该连接部位设置有凸台，用于第二撑杆接头组件7与前梁21的连接。图9为撑杆接头组件的结构示意图，如图9所示，第二撑杆接头组件7包括接头主体70和轴承71，轴承71与接头主体70过度配合连接。接头主体70与前梁21连接。撑杆组件3通过轴承71与所述第二撑杆接头组件7转动连接。

图8为侧端板示意图，如图8所示，侧端板2包括外层和芯部，所述外层为玻璃布，所述芯部包括泡沫和蜂窝结构，所述泡沫包裹所述蜂窝结构。本实施例，侧端板2设计为使用玻璃布、蜂窝、泡沫的复合材料夹层结构，表面铺设铜网，满足电搭接要求，放置嵌入件，为航行灯提供连接位置，在与平尾的连接点处注入填料、安装碗型件，用来传递集中载荷，通过连接角材15与平尾主体结构1采用上下各4个螺栓连接。

进一步地，为了分担撑杆组件3作用在平尾主体结构1上的力，在承受撑杆作用力的水平尾翼部位进行加强设计，结合图1、图2和图4所示，在第二撑杆接头组件7的上下翼面位置，增加加强带板6，加强带板6与水平尾翼主体结构采用抽芯螺栓连接。具体地，加强带板6为十字型结构，所述加强带板6与前梁21、中间肋26、前缘肋24固定连接，用于对水平尾翼结构的加强。

图6为撑杆组件的结构示意图，结合图1、图2和图6所示，撑杆组件3包括管状主体301和两个撑杆接头302，所述管状主体301的两端分别与所述两个撑杆接头302焊接，所述两个撑杆接头302分别与第一撑杆接头组件4、第二撑杆接头组件7连接。

图7为撑杆接头整流罩示意图，结合图7所示，所述撑杆接头整流罩5包括前罩8和后罩9，所述前罩8与后罩9的边缘固定连接；所述前罩8和后罩9的表面均向一侧凸起，且所述前罩8和后罩9平行凸起方向的截面形状为“u”型。本实施例，在第二撑杆接头组件7下部设计撑杆接头整流罩5，用于调整气流，提高水平尾翼的气动效率。结合图4和图7所示在前缘蒙皮13、前缘口盖20安装托板螺母，下蒙皮组件17上放置嵌入件为撑杆接头整流罩5的安装预留位置，撑杆接头整流罩5使用14个螺栓与水平尾翼主体结构1进行连接。

进一步地，结合图5所示，所述后梁22为一体式铝合金钣金成型，用于减轻水平尾翼结构的重量。本实施例，为了抵消抵消增加撑杆后的重量变化对直升机的影响，水平尾翼进行减重设计：克服制造困难将3308mm长的后梁设计为一体式铝合金钣金成型。