Конструкция самолётов

Контрольная работа

Обшивка, опираясь на стрингеры и нервюры, как на линейные опоры, непосредственно воспринимает воздушную нагрузку в виде сил давления или разрежения. Элемент обшивки при этом работает на растяжение.

Стрингеры, опирающиеся на нервюры, как многоопорные балочки (рис. 44) воспринимают распределённую нагрузку от обшивки и передают её в виде небольших сосредоточенных сил RH на нервюры.

Нервюры нагружаются силами, которые передаются на них с обшивки q Hi и со стрингеров Рстр (рис. 45).

Эту нагрузку в виде результирующих сил DQi нервюры передают на стенки лонжеронов пропорционально изгибной жёсткости последних FJ, а момент нагрузки DQi относительно центра жёсткости (ЦЖ) сечения DQ ´ с – на замкнутый контур сечения; то и другое передаётся потоками сил – распределёнными силами вдоль швов.

Рис. 44. Нагружение стрингера от обшивки Рис. 45. Нагружение нервюры от обшивки

и передача этой нагрузки на нервюры стрингеров и передача этой нагрузки на

стенки лонжеронов

Конструктивно-силовые схемы крыльев.

Совокупность элементов, служащих для восприятия сил и моментов, действующих в сечениях крыла, составляют основную силовую схему крыла. Другие элементы крыла, служащие для передачи местной нагрузки на элементы основной силовой схемы, дополняют ее и образуют вместе с ней полную схему крыла или просто силовую схему крыла.

Крылья разделяют на лонжеронные, кессонные и моноблочные в зависимости от того, какие элементы конструкции крыла воспринимают изгибающий момент М изг .(потому что, почти 50 % массы конструкции крыла расходуется для восприятия изгибающего момента).

Крыло, в котором изгибающий момент воспринимается в основном поясами лонжеронов, называется лонжеронным. Здесь сравнительно слабые стрингеры и тонкая обшивка. Поперечная сила воспринимается стенками лонжеронов, крутящий момент — замкнутым контуром обшивки и стенкой заднего лонжерона (задней стенки).

Крыло, в котором изгибающий момент воспринимается в основном обшивкой совместно с подкрепляющими ее стрингерами или гофром, называется кессонным (моноблочным).

Такие крылья имеют толстую обшивку, развитые стрингеры и слабые лонжероны (стенки).

Вместо листовой обшивки в кессонном крыле могут использоваться трёхслойная обшивка, обшивка, подкреплённая гофром, или монолитные панели (рис. 46).

8 стр., 3525 слов

Разработка сборочного приспособления для сборки крыла

... валу Пневмо отверт. Характеристика 1. Соединение обшивки крыла с нервюрами - заклепочное соединение. См. приложение. 2. Соединение нервюры со стенкой лонжерона - заклепочное соединение. См. приложение. ... широкий фронт работ, высокую механизацию сборочных работ и максимальную производительность на минимальных площадях. Основанием всего агрегата являются передний и задний лонжероны. Все остальные ...

Если пояса на стенках в кессонном крыле не имеют пусть даже слабых моментных узлов для передачи с ОЧК на центроплан хотя бы части изгибающего момента, то такая разновидность кессонного крыла называется чисто моноблочным (или просто моноблочным) крылом.

Рис. 46. Конструктивно-силовые схемы крыльев.

а) 2-х лонжеронная, «лонжеронная»; б) 2-х лонжеронная, «кессонная».

Лонжеронные крылья (одно-, двух- и многолонжеронные).

В таких крыльях стараются расположить лонжероны так, чтобы лучше использовать строительную высоту профиля крыла и получить достаточную базу для крепления крыла к фюзеляжу, учитывая при этом удобства крепления и размещения на крыле и внутри него шасси, двигателей, топливных баков и других грузов, а также подвижных частей крыла (элеронов, закрылков, предкрылков и интерцепторов).

В таких крыльях обшивка, нервюры и стрингера передают действующие аэродинамические силы на лонжероны, тем самым лонжероны воспринимают основные силы и моменты, действующие на крыло. В двухлонжеронной КСС крыла передний лонжерон располагают на 20% хорды, а задний — на 60…70% хорды.

Лонжеронные крылья в основным применяются на лёгких самолёта. Силы, воспринимаемые крылом, передаются через узлы крепления лонжеронов к центроплану крыла.

Кессонные (моноблочные) крылья (кессон — от франц. caisson – ящик;

— пустотелая коробчатая балка) наиболее полно отвечают современным требованиям к крылу. Дело в том, что с уменьшением относительной толщины профиля крыла и увеличением массы самолета возрастает потребная площадь сечения крыла, необходимая для восприятия изгибающего момента. Поэтому, чтобы лучше использовать материал, его равномерно распределяют по периметру сечения (удаляют от нейтральной оси), что и является характерной особенностью кессонных (моноблочных) крыльев. Такое крыло более жестко, имеет хорошую поверхность, более живуче (работает все сечение).

При определенных условиях такие крылья могут оказаться выгоднее в весовом отношении, чем лонжеронные.

Эти крылья применяются в основном на современных магистральных самолётах. Подкреплённые стрингерами обшивки (панели) данных крыльев воспринимают до 90% различных сил. На рис. 47. показана КСС современного магистрального самолёта.

Рис. 47. КСС крыла самолёта Ил- 96.

1,2,3-верхние панели крыла; 4-

  • образный стрингер;
  • 5- — образный стрингер;

6-передний лонжерон; 7-задний лонжерон; 8-узел стыка панелей; 9-обшивка;

10-пояс нервюры; 11-стенка нервюры.

Конструктивная схема таких крыльев получила название «монолитно-рёберных». Основная часть крыла между передним (6) и задним (7) лонжеронами называется «кессонной» частью крыла. Верхняя часть кессона состоит из трёх панелей. Длина самой большой панели 24 метра. Она изготовлена из плиты фрезерованием. Стрингера также изготовлены фрезерованием из прессованных профилей. Верхняя панель состоит 5-ти -образных и 4-рёх — образных стрингеров, расстояние между ними 130 мм. Поперечные элементы крыла – типовые нервюры (11) не крепятся непосредственно к обшивке (1).

13 стр., 6277 слов

Стальные конструкции балочной площадки

... стальным настилом; соединение колонн с фундаментами принято шарнирным, а примыкание балок к колоннам - сверху; неизменяемость балочной площадки ... пониженным Толщину стального прокатного листа настила назначают в зависимости от интенсивности полезной нагрузки. В курсовой работе толщину листа ... в плоскости стенки; с = 1,1 - коэффициент условий работы конструкций, принимаем по таблице 6* ; R y - ...

Расстояние между нервюрами примерно 600…800 мм. В конструкции крыла также есть усиленные нервюры для крепления пилонов двигателей (по оси двигателей).

Усиленные нервюры крепятся к обшивкой специальными фестонами.

Дополнительно:

Конструкции элементов крыла.

Лонжероны бывают ферменной, балочной и смешанной

Ферменные лонжероны применяются при большой строительной высоте крыла. Вес конструкции получается большим, поскольку все элементы фермы (стойки, пояса, раскосы) работают на растяжение-сжатие. Косынки, необходимые для связи стоек, поясов и раскосов, увеличивают вес и усложняют технологию сборки.

Балочные лонжероны применяют при сравнительно малой строительной высоте крыла, поскольку при больших строительных высотах стенка лонжерона, работающая на сдвиг, должна иметь большую толщину и подкрепляться часто расположенными стойками для обеспечения жесткости, что значительно увеличивает вес лонжерона. Балочные лонжероны могут иметь монолитную и сборную конструкцию.

Лонжероны смешанной конструкции иногда применяют в случае, когда строительная высота крыла существенно изменяется по размаху. Часть лонжерона по размаху имеет ферменную (большая строительная высота), а часть балочную (малая строительная высота).

Продольные стенки крыла имеют балочную конструкцию. Величины сечений поясов продольных стенок мало отличаются от величин сечений стрингеров крыла. Для повышения жесткости стенки ее подкрепляют стойками, так же как и стенку лонжерона.

Стрингеры крыльев металлической конструкции представляют собой профили с сечениями разной формы. Форма сечения стрингера зависит от требований прочности и жесткости конструкции, а также простоты соединения стрингерного набора с обшивкой и нервюрами.

Нервюры бывают ферменные, балочные и ферменно-балочные. Ферменные нервюры применяются при больших строительных высотах крыла, балочные – при малых. Балочные нервюры вследствие малых нагрузок, воспринимаемых ими, изготавливают с отверстиями облегчения в стенках (стеночные нервюры) или вообще без стенок (рамные нервюры).

Рамные нервюры позволяют размещать грузы внутри крыла, но имеют больший вес, чем стеночные нервюры. Нервюра в однолонжеронном крыле работает на изгиб и на срез как консольная балка, а в крыльях других КСС – многоопорная балка. Изгиб нервюры создает поток касательных напряжений в замкнутом контуре, т.е. создает момент кручения. Площадь сечения полок, стенок и других элементов нервюры не зависит от действующих нагрузок.

Обшивка может быть листовой, прессованной или катанной заодно с продольным набором, штампованной заодно с продольным и поперечным набором, трехслойной с сотовым и другими заполнителями. Изготавливается из алюминиевых и титановых сплавов, сталей, пластмасс и сочетаний этих материалов. Выбор типа и материала зависит от условий эксплуатации.

Стыковые узлы бывают моментными, шарнирными и контурными. Моментные узлы служат для передачи изгибающих моментов и могут также передавать поперечные нагрузки. В зависимости от способа передачи усилий от Мизг они содержат:

  • а) болты, работающие на срез, которые разнесены по вертикали при большой строительной высоте лонжерона или по горизонтали при малой строительной высоте лонжерона;
  • оси болтов перпендикулярны оси лонжерона;
  • б) болты, работающие на растяжение и расположенные параллельно оси лонжерона (фитинги).
    5 стр., 2461 слов

    Фюзеляж самолета

    ... на лёгких тихоходных самолётах «малой» авиации. Поэтому в дальнейшем ферменные фюзеляжи не рассматриваются. Балочные фюзеляжи делятся на три основных разновидности: лонжеронный обшивочный Продольный набор балочного фюзеляжа состоит из лонжеронов и стрингеров. Лонжерон ... по границам больших вырезов в фюзеляже. Нормальные шпангоуты обычно имеют рамную конструкцию и изготавливаются штамповкой ...

Шарнирные узлы служат для передачи сил с одного элемента конструкции на другой. Ось болта шарнирного узла перпендикулярна оси продольного элемента и, как правило, расположена горизонтально.

Контурные узлы выполняются как с болтами, работающими на растяжение, так и болтами, работающими на срез. Болты, работающие на растяжение, могут вставляться в отверстие стыка и вкладываться в прорезь на стыке.

Стыковые узлы изготавливают из высокопрочных сталей 30ХГСА или 30ХГСНА.

Конструктивное оформление больших вырезов в

При размещении в крыле выреза для люка нарушается целостность большого числа элементов конструкции, что приводит к необходимости усиливать ее в зоне выреза. Это обеспечивается:

  • а) в лонжеронных крыльях – путем установки усиленных нервюр по сторонам выреза, усиления поясов лонжеронов в зоне выреза и установки купола – элемента, замыкающего контур в месте выреза, для восприятия крутящего момента;

— б) в кессонных и моноблочных крыльях – путем усиления пояса и стойки лонжеронов и продольных стенок, поскольку в зоне выреза весь изгибающий и крутящий момент (в виде пары сил) воспринимают эти элементы. Кроме этого, по сторонам выреза устанавливают усиленные нервюры, которые преобразуют крутящий момент в изгибающий в зоне выреза.

Особенности конструкции носка и хвостика крыла самолета.

Они обусловлены тем, что в этих зонах располагают механизацию крыла и элероны. Это приводит к необходимости установки передней и задней продольных стенок или лонжеронов для замыкания контура крыла, работающего на кручение. В зоне нахождения узлов подвески и элеронов должны быть установлены усиленные нервюры для передачи сосредоточенных нагрузок с этих агрегатов на конструкцию крыла и кронштейны для их подвески на крыло.

Носок крыла защищает от образования льда противообледенительная система. С обледенением можно бороться термическими, химическими и механическими способами.

5. Общие характеристики фюзеляжа, герметические зоны, компоновка; формы поперечных сечений, диаметры.

Фюзеляж — один из основных агрегатов, предназначенный для размещения экипажа, оборудования и целевой нагрузки. В фюзеляже может размещаться топливо, шасси, двигатели. Являясь строительной основой конструкции самолета, он объединяет в силовом отношении в единое целое все его части, т.е. к нему крепятся крыло, оперение, шасси, в некоторых случаях и двигатели. Он определяет, для каких целей будет использоваться проектируемый самолёт.

В двухбалочном самолёте, к которому крепятся оперение (как горизонтальное, так и вертикальное), экипаж, оборудование и груз находятся в специальной «гондоле». На гидросамолётах, способных садиться на воду, нижняя часть фюзеляжа выглядит как лодка.

Относительная (по отношению к массе самолета) масса фюзеляжа равна

= 0,08… 0,15

Основным требованием к фюзеляжу является выполнение им своего функционального назначения в соответствии с назначением самолета и условиями его использования при наименьшей массе конструкции фюзеляжам. Выполнение этого требования достигается:

4 стр., 1645 слов

Подъёмная сила крыла самолёта

... самолетах применяют чаще всего симметричные профили. 5. Качество профиля, поляра Аэродинамическим качеством профиля называется отношение подъемной силы к лобовому сопротивлению. Сам термин качество происходит из функции крыла ... данном реферате мы не будем подробно рассматривать движение при таких скоростях, потому что это достаточно сложно. Основы же возникновения сил, участвующих при движении крыла ...

  • выбором таких внешних форм и значений параметров фюзеляжа, при которых получаются минимальное его лобовое сопротивление и наибольшие полезные объемы при определившихся габаритах;
  • использованием несущих фюзеляжей, создающих значительную (до 40%) подъёмную силу в интегральных схемах самолета. Это позволяет уменьшить площадь крыла и снизить его массу;
  • рациональным использованием полезных объемов за счет повышения плотности компоновки, а также за счет более компактного размещения грузов вблизи ЦМ — центра масс.

Последнее способствует уменьшению массовых моментов инерции и улучшению характеристик маневренности, а сужение диапазона изменения центровок при различных вариантах загрузки, выгорании топлива, расходе боеприпасов обеспечивает большую стабильность характеристик устойчивости и управляемости самолета;

  • согласованием силовой схемы фюзеляжа с силовыми схемами присоединенных к нему агрегатов. При этом необходимо обеспечить: надежное крепление, передачу и уравновешивание нагрузок от силовых элементов крыла, оперения, шасси, силовой установки на силовых элементах фюзеляжа;
  • восприятие массовых сил от целевой нагрузки, оборудования и от конструкции фюзеляжа, а также от аэродинамической нагрузки, действующей на фюзеляж, и нагрузки от избыточного давления в гермокабине;