Материал: Конструкция общая корнеев

Массовые нагрузки – это силы тяжести и инерции масс конструкции самого крыла, топлива, грузов и агрегатов, расположенных внутри или прикрепленных к нему снаружи. Инерционные силы возникают при появлении ускорений в криволинейных полетах, при полете в болтанку или при ударе о землю во время посадки.

Погонные массовые нагрузки конструкции крыла распределяются по размаху так же, как и его масса. Равнодействующие погонных массовых сил приложены по линии центров тяжести крыла, которую можно считать проходящей через точки, лежащие на 42-45 % хорд от носка крыла.

Нагрузки от агрегатов приложены в их центре тяжести.

3.7. Силовые элементы крыльев самолетов

Крылья самолетов отличаются большим разнообразием не только внешних форм, но и особенностей конструкции. Во всех случаях крыло должно быть достаточно прочным и жестким при минимальной массе.

Передавая подъемную силу на фюзеляж, крыло подвергается деформациям изгиба, кручения и сдвига (рис 3.7), которые должны восприниматься соответствующими силовыми элементами. Крылья различных типов обычно представляют собой наборы однотипных элементов, участвующих в восприятии внешних нагрузок и составляющих его конст- руктивно-силовую схему.

К продольному набору относятся лонжероны и стрингеры.

Лонжероны воспринимают изгибающий момент и поперечную силу. Лонжероны представляют собой продольные балки, состоящие из поясов и стенок (рис. 3.8). Большая часть массы лонжерона приходится на его пояса, в которых при изгибе возникают наибольшие нормальные напряжения, т.к. их материал

наиболее удален от нейтральной оси.

При такой простой конструкции лонжерона достигается наиболее эффективное использование материала, а следовательно, и минимальная масса. Изгибающий момент воспринимают пояса лонжеронов, в которых возникают большие осе-

вые усилия. Стенки лонжеронов, воспринимая практически всю поперечную силу, работают на сдвиг. Кроме того, стенки совместно с обшивкой образуют замкнутые контуры, воспринимающие крутящий момент.

Стрингеры – продольные элементы, участвующие в восприятии изгибающего момента. При этом в них действуют осевые силы сжатия или растяжения. Стрингеры подкрепляют обшивку, увеличивая ее устойчивость, воспринимают местную воздушную нагрузку и передают ее на нервюры.

Поперечный набор крыла обычно состоит из нервюр, которые по назначению делятся на нормальные и силовые (или усиленные). Нервюры придают форму профилю, подкрепляют продольные элементы и обшивку, увеличивая их устойчивость.

Обшивка образует гладкую, удобообтекаемую поверхность, герметизирует крыло. Она не только воспринимает аэродинамическую нагрузку, но и работает на кручение, а часто и на изгиб. Степень участия обшивки в восприятии изгибающего момента зависит от ее толщины.

Толщина обшивки колеблется в пределах от 0,8 до 8,0 мм и зависит от конструкции крыла и действующих в данном сечении нагрузок. В направлении к концу крыла нагрузки и толщина обшивки обычно уменьшаются, поэтому при ее изготовлении необходимо применять листы разной или переменной толщины.

Кроме листовой, применяют обшивку, выполненную как одно целое с подкреплениями в виде ребер, выполняющих функции стрингеров. Такая конструкция получила название моноблочных панелей. Их ставят в наиболее нагруженных зонах крыла.

Под конструктивно-силовой схемой крыла подразумевается совокупность и взаимное расположение элементов конструкции, воспринимающих основные силовые факторы.

Силовые схемы всех крыльев принято подразделять в зависимости от способа восприятия изгибающего момента, основного силового фактора, на лонжеронные, стрингерные и моноблочные.

Лонжеронным называется крыло, у которого изгибающий момент воспринимается мощными поясами лонжеронов, а относительно слабые стрингеры служат для подкрепления тонкой обшивки.

В стрингерном крыле основную долю изгибающей нагрузки крыла берут на себя стрингеры.

Моноблочным называется крыло, у которого во всех сечениях изгибающий момент воспринимается верхней и нижней панелями, состоящими из толстой обшивки, подкрепленной набором мощных стрингеров. В полёте верхняя панель работает на сжатие, нижняя – на растяжение. Крутящий момент в моноблочном крыле воспринимается верхней и нижней панелями, а также стенками лонжеронов, в которых возникают касательные напряжения, направленные против часовой стрелки. Усилия от сдвига в вертикальной плоскости в моноблочном крыле воспринимаются стенками лонжеронов, в которых возникают касательные напряжения, направленные в полете вниз.

3.8. Механ изация крыла

Механизация крыла является неотъемлемой частью крыльев современных самолетов. К ней относятся устройства, позволяющие изменят аэродинамические характеристики крыла на отдельных этапах полёта (рис. 3.9).

Рис. 3.9 . Механизация крыла самолета Ту-154: 1 – закрылки; 2 – предкрылки; 3 – спойлеры

Различают два вида механизации по выполняемым функциям:

−для улучшения взлетно-посадочных характеристик (закрылки и предкры лки);

−для управления в полете (спойлеры в реж име гасителей подъемной силы и в элеронном режиме).

Простой закрылок представляет собой отклоняющийся вниз до 45° участок хвостовой части крыла. Для повышения эффективности закрылка он делается щел евым. П ри отклонении выдвижного закр ылка между его носком и крылом образуется профилированная щель. На современных самолетах используются двухили трехщелевые закрылки.

Предкрылки представляют собой часть носка крыла у передней кромки, которая отклоняется вниз на угол до 2 5° и выдвигается вперед, образуя

скрылом проф илированную щель. Так же, как и закрылки, предкрылки уменьшают взлетно-посадочные скорости самолета, а самое главное – увеличивают критический угол атаки.

К средствам механизации относятся спойлеры (интерцепторы), используемые как тормозные щитки, в оздушные тормоза, гасители подъемной силы, элементы управления по крену и т.д. При откло нении спойлеров вверх нарушается обтекание крыла, что приводит к уменьшению коэффициента подъемной силы. С помощью сп ойлеров можно изменять вертикальную скорость снижения, у меньшать длину пробега при посадке за счет бол ее эффективного тормож ения колес шасси и пов ышать эф фективность у правления по крену.

4.ФЮЗЕЛЯЖ И О ПЕРЕН ИЕ САМОЛЕТОВ

4.1.Типы ф юзеляжей

Корпус самолета в зависимости от его типа называется: фюзеляжем – у сухопутного, лодкой – у гидросамолета и гондолой – у самолета с корпусом без оперения (рис. 4.1).

Фюзеляж связывает между собой в силовом отношени и основные части: крыло, оперение, шасси. В нем размещается экипаж, пассажиры, топливо, оборудование, вооружение и различные грузы, определяемы е назначением самолета . Часто внутри фюзеляжа располагают двигатели.

Рис. 4.1. Корпусы самолетов:

а – фюзеляж; б – лодка ; в – гондола