Файл: Конструкция летательных аппаратов учебник..pdf

тельно слабыми поясами лонжеронов (примерно такой же пло­ щади поперечного сечения, что и стрингеры). Типичная конст­ рукция моноблочного крыла представлена на фиг. 3.9.

Центральная часть крыла называется моноблоком. При боль­ шой ширине моноблока в нем устанавливают одну или несколько промежуточных стенок.

Панель моноблочного крыла работает на растяжение так же,, как соответствующая панель лонжеронного крыла вдали от разъ­ ема: ее разрушение происходит при разрушении пояса лонжеро­ на. Разрушение панели при сжатии происходит при разруше­ нии стрингера.

Параметры панели из условия работы ее на сжатие выбира­ ют так, чтобы потеря устойчивости стрингеров и обшивки, вы­ полненных из одного и того же материала, происходила бы од­

вает обычно не более 5—10% поперечной силы крыла, и этим в дальнейшем будем пренебрегать.

Часть (до 20—25%) поперечной силы уравновешивается вер­ тикальными проекциями осевых усилий, действующих в сходя­ щихся (см. угол ф; на фиг. 3.10) поясах лонжеронов лонжерон­ ного (в сходящихся панелях моноблока моноблочного) крыла. Основная же часть поперечной силы Q уравновешивается пото­ ками касательных усилий в стенках лонжеронов.

58

В крыле поперечная сила Q распределяется между лонжеро­ нами пропорционально их изгибным жесткостям:

потоком касательных усилий qoi в стенке лонжерона (см. фиг. 3.10).

Из условия равновесия следует, что

р. ваемая осевыми усилиями поясов.

48.От действия крутящего момента Мх в обшивке крыла и стенках лонжеронов возникают потоки касательных усилий qK (фиг. 3.11). Из условия равенства относительных углов закручи-

59

вания контуров сечения крыла следует, что величина крутящего момента М к воспринимаемого /-тым контуром сечения, будет равна:

В лонжеронном крыле потоки qKi в отдельных контурах се­ чения в большинстве случаев близки по величине. Так как при этом потоки qKl в стенке переднего лонжерона практически взаимно уничтожаются, то приближенно считают, что поток в обшивке крыла и стенке заднего лонжерона равен:

Мк

Як =

приближенно считают, что поток в обшивке и стенках моноблока равен:

Мк Я к - ----.

где ш2 — удвоенная площадь контура моноблока.

Определив потоки касательных усилий в обшивке и стенках лонжеронов отдельно от поперечного изгиба и кручения, можно найти суммарные потоки путем их алгебраического суммирова­ ния q = q QЛ-Ям ,а затем и касательные напряжения:

где 8 — толщина соответствующей обшивки или стенки.

По условиям прочности конструкции при действии разруша­ ющих нагрузок должно выполняться условие:*

* ^ ^разр»

60

где Ъ — меньшая сторона прямоугольной пластинки; Ь— толщина пластинки;

k — коэффициент, зависящий от опорных условий пластин­ ки.

Например, для шарнирно опертой пластинки:

целью наиболее эффективного использования материала и, сле­ довательно, получения минимального веса, лонжероны выполня­ ются в виде двухпоясных балок с тонкими стенками. Лонжеро­ ны могут выполняться в виде составных или монолитных конст­ рукций.

Пояса лонжеронов изготовляются из высокопрочных материа­ лов (высококачественные стали, прочные алюминиевые сплавы и др.). Наиболее часто пояса выполняют из открытых толстостен­ ных прессованных профилей (фиг. 3.12). Для повышения момен­ та инерции лонжерона пояса помещают на максимальном удале­ нии от нейтральной оси, а форма сечения профиля делается вы­ тянутой по ширине. При этом учитывается, что при сжатии по­ яса лонжеронов могут терять местную устойчивость, критические напряжения которой зависят от отношения ширины пояса к его толщине. Общей потери устойчивости поясов лонжеронов не про­ исходит, так как они подкреплены в двух направлениях — об­ шивкой крыла и стенкой лонжерона. Для уменьшения ослабле­ ния поясов отверстиями под заклепки делаются лапки (фиг. 3.12,а, б, в). Благодаря наличию лапок упрощается также креп­ ление обшивки. Форма профиля крыла выдерживается за счет

61

малковки профилей и постановки накладок из легкообрабатываемого материала (фиг. ЗЛ2,в). Площади поперечного сечения поясов изменяются по длине (фиг. 3.12,а) из условия равнопрочности (уменьшения веса).

Ф иг. 3.12

Стенки лонжеронов выполняют в основном сплошными из ли­ стового материала (фиг. 3.13,а). Но возможны и другие конст­ рукции стенок: слоистые (фиг. 3.13,6) и в видегофра (фиг.3.13,в). Стенки подкрепляются стойками (фиг. 3.13,а) для увеличения критических напряжений потери устойчивости при сдвиге. Роль стоек выполняют также отбортовки нервюр, служащие для их крепления к стенкам лонжеронов.

Стойка

о)

Фи г. 3.13

50.Стрингеры нагружаются поперечными и осевыми силами. Прочность их определяется осевыми усилиями. В отличие от поясов лонжеронов у стрингеров при сжатии может произойти как местная, так и общая потеря устойчивости (в направлении

по нормали к обшивке).

Стрингеры изготовляются из прессованных или гнутых про­ филей (фиг. 3.14). При выборе формы поперечного сечения стрин­ геров стремятся к тому, чтобы они имели высокие и практиче­

6 2

ски одинаковые критические напряжения общей и местной по­ тери устойчивости н обеспечивали удобство сочленения с обшив­ кой и нервюрами.

С точки зрения соединения с обшивкой и нервюрами наибо­ лее удобны уголковые стрингеры (фиг. 3.14, а, б, ж, з), но они по сравнению с другими имеют невысокие критические напряже­ ния общей потери устойчивости при той же площади поперечного сечения и высоте.

Утолщения (бульбы) открытых прессованных профилей (фиг. 3.14, б, г, д) увеличивают критические напряжения общей поте­ ри устойчивости, а отгибы свободных краев гнутых открытых профилей (фиг. 3.14,з, и) увеличивают также и критические на­ пряжения местной потери устойчивости.

Стрингеры закрытого сечения (фиг. 3.14,е, к, л) являются наилучшпми в отношении и общей, и местной потери устойчивости. Кроме того, они лучше подкрепляют обшивку, так как крепятся к ней двумя полками (фиг. 3.15,6). Такие стрингеры часто при­ меняются для моноблочных крыльев тяжелых самолетов.

Гнутые стрингеры выполняются из листового материала н имеют, как правило, небольшую толщину. Гнутые стрингеры, из­ готовленные из нержавеющей стали, применяют в аппаратах, ле­ тающих с большими сверхзвуковыми скоростями, при которых происходит интенсивный аэродинамический нагрев.

51. Обшивка, выполненная из листов дюралюминия, стали или титановых сплавов различной толщины, получила наибольшее распространение. Тонкая обшивка применяется для лонжеронных крыльев, толстая — для моноблочных. Для обеспечения равнопрочности крыла (уменьшения веса) толщину листов меняют по длине крыла или применяют листы переменной толщины. Рас­ крой обшивки определяется условиями технологии и имеющимся стандартом листов.

63