Файл: Конструкция летательных аппаратов учебник..pdf

52. Силовые панели моноблока могут быть стрингерные, с

гофровым подкреплением, монолитные и трехслойные. Стрингерные силовые панели образованы обшивкой из листо­

вого материала и стрингерами, причем стрингеры могут быть от­ крытыми (фиг. 3.15,а) и закрытыми (фиг. 3.15,6).

рошо работают при кручении крыла, так как гофр принимает уча­ стие в воспринятая М к. но с ним трудно обеспечить равнопрочность крыла по размаху (крыло получается, как правило, перетяжеленным).

Монолитные панели (фиг. 3.15,г) могут быть прессованными или фрезерованными. Такие панели выгодны с точки зрения ве­ са и усталостной прочности. Но фрезерованные панели трудны в производстве, а прессованные требуют специального оборудова­ ния для их изготовления.

Трехслойные панели (фиг. 3.15,6) представляют собой обшив­ ку, состоящую из двух несущих слоев и заполнителя, связываю­ щего между собой несущие слои. Несущие слои представляют собой металлические листы. Заполнитель может быть либо по­ ристой, либо сотовой конструкции. В качестве пористого запол­ нителя используются пенопласты, бальза и другие материалы с небольшим удельным весом. Сотовый заполнитель изготовляется из текстолита или металлической фольги толщиной от 0,03 до 0,1 мм. Соты выполняются обычно в форме шестигранника или ромба (фиг. 3.16) с размерами сторон 3—6 мм из условия отсут­ ствия потери устойчивости несущих слоев в пределах клетки.

С несущими слоями пористый и сотовые заполнители соеди­ няются с помощью клеев (сотовый металлический — иногда по­

64

средством пайки), благодаря чему такие панели имеют большую поперечную жесткость и высокие критические напряжения поте­ ри устойчивости при сжатии и сдвиге. В самом деле:

— отношение погонных моментов инерции сечений трехслой­

и поперечная жесткость трехслойной обшивки больше поперечной жесткости однослойной;

со

do

<v

ш ш а ш ш ш г

— отношение эйлеровых напряжений трехслойной и однослой­ ной обшивок (фиг. 3.17) при одинаковых размерах панелей так-

же равноЗ ,если материал однослойной обшивки и несущих

слоев трехслойной будет одинаков и заполнитель жесткий на сдвиг. Вследствие деформируемости слоя заполнителя на сдвиг фактическое отношение эйлеровых напряжений может быть в не­ сколько раз меньше, но все-таки оно достаточно велико. Вследст­ вие этого критические напряжения потери устойчивости трех­ слойной обшивки будут выше критических напряжений однослой­ ной обшивки.

Благодаря этим свойствам трехслойной обшивки исчезает необходимость в ее стрингерном подкреплении и становится воз­ можным уменьшение числа нервюр, что выгодно в весовом от­ ношении.

Отсутствие заклепочных швов и большая жесткость трехслой­ ной обшивки благоприятно влияют на качество поверхности кры­ ла. Кроме того, трехслойная обшивка обладает хорошими тепло­ изоляционными свойствами, вследствие чего ее применение це­ лесообразно для конструкций аппаратов, летающих с большими сверхзвуковыми скоростями.

Недостатками слоистой обшивки являются сложность техно­ логии и ремонта и сложность стыковых соединений. В местах

приложения сосредоточенных нагрузок в конструкции панели приходится устанавливать специальные вкладыши из металла или пластмассы (фиг. 3.18).

53. Нормальные нервюры от воздушных сил работают на из­ гиб и сдвиг, а от сил, возникающих при деформациях изгиба крыла, работают на сжатие в вертикальной плоскости. Пример­ ный вид эпюр Q и М нормальной нервюры при ее нагружении воздушными силами дан на фиг. 3.19. На этой фигуре: qH— воз­ душная нагрузка нервюры, приходящая на нее с полосы крыла

Нормальные нервюры могут иметь балочную или рамную кон­ струкцию. Наиболее распространены балочные нервюры (фиг. 3.21,а, б, в). Рамные нервюры применяются только в тех слу­ чаях, когда в крыле требуется разместить какие-либо грузы, на­ пример, топливные бани (фиг. 3.21,г), или когда крыло должно иметь разъем в плоскости хорд по условиям технологии изготов­ ления (фиг. 3.21.д). Объясняется это тем, что рамные нервюры

а)

66

тяжелее балочных. Если балочная нервюра работает от разно* сти перепада давлений верхней и нижней поверхности крыла, используя при этом всю строительную высоту профиля, то каждая половина рамной нервюры работает от полного перепада давле­ ния, имея при этом меньшую строительную высоту.

1—1 w

Фи г. 3.21

Нервюры состоят обычно из трех частей: носика, межлонжеронной части и хвостика (см. фиг. 3.21). Каждая из этих частей у нетяжелых самолетов изготовляется штамповкой из листового материала. Иногда с целью облегчения в стенке нервюры выштамповываются отверстия (ем. фиг. 3.21,а, б). Для повышения поперечной жесткости стенки нервюры отверстия облегчения от­ бортовываются, а иногда выштамповываются зиговки или уста­ навливаются стойки.

Крепление нервюр к обшивке осуществляется посредством отбортовок. Роль пояса нервюры обычно выполняет отбортовка вместе с прилегающими участками обшивки. Но если этого не­ достаточно. то создается дополнительный пояс, располагаемый под стрингерами (фиг. 3.21,в).

Связь нервюры со стрингерами осуществляется или с помо­ щью отогнутых лапок (фиг. 3.20,а), или с помощью специальных уголков (фиг. 3.20.6). Иногда стрингеры не имеют непосредст­ венной связи с нервюрами (фиг. 3.20,в); в этом случае связь стрингеров с нервюрами осуществляется через обшивку.

К стенкам лонжеронов нервюры крепятся либо с помощью отбортовок, либо посредством уголков.

Расстояние между нервюрами (шаг нервюр) выбирается та­ кое, чтобы критические напряжения общей и местной потери ус­ тойчивости стрингеров были равны.

54.Усиленные нервюры работают на изгиб и сдвиг. На фиг.

3.22для примера дано нагружение и примерный вид эпюр Q и

Мдля корневой нервюры прямого крыла.

0.

Уеолки7 соединяющие стенку нервюры с лонжероном -

Фиг. 3.23

Усиленные нервюры отличаются по конструкции от нормаль­ ных тем, что имеют более мощные пояса и стенки, ибо их на­ грузки больше. Кроме того, они имеют узлы, через которые на нервюры передаются сосредоточенные нагрузки.

Крепление нервюр к стенкам лонжеронов осуществляется че­ рез уголки, а к обшивке или непосредственно через пояса, или че­ рез косынки (фиг. 3.23).

В месте пересечения усиленных нервюр с лонжеронами пояса нервюр перерезаются. Силовое соединение поясов нервюр чаще всего осуществляется болтами или заклепками посредством спе­ циальных штампованных накладок — фитингов (см. фиг. 3.23).

У нормальных нервюр изгибающие моменты невелики и роль соединительных элементов их поясов чаще всего выполняет об­ шивка.

§32. СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА ЛОНЖЕРОННЫХ

ИМОНОБЛОЧНЫХ КРЫЛЬЕВ

Сравнение лонжеронных и моноблочных крыльев будем про­ изводить при условии, что они выполнены из одного материала, имеют одинаковые размеры и нагрузки.

55. Сравнение по весу. Лонжеронные крылья отличаются от моноблочных в основном только способом воспринятая изгибаю­ щего момента и различие в их весе будет главным образом за счет разницы веса элементов, воспринимающих изгибающий момент. Вес же этих элементов пропорционален площади их по-

68

перечного сечения, которую можно характеризовать средней толщиной панелей крыла:

При заданной величине изгибающего момента М величина оср зависит от величины средних разрушающих напряжений панели оСр.раЯ и от рабочей высоты сечения Hf:

панелей лонжеронного и моноблочного крыльев будет опреде­ ляться только разницей рабочих высот их сечений. Рабочая вы­ сота сечения моноблочного крыла несколько больше рабочей вы­ соты сечения лонжеронного крыла, следовательно, вес растяну­ той панели моноблочного крыла будет несколько меньше, чем у

Если основной материал панели сосредоточить в поясах лонже­

висят от величины средней толщины панели. Чем больше величи­

для лонжеронной (фиг. 3.24). Объясняется это тем, что в лонжеронном крыле при увеличении 8ср материал отдается поясам, критические напряжения которых остаются при этом практиче­ ски теми же. В моноблочном же крыле при увеличении 8ср уси­ ливаются и обшивка, и стрингеры, при этом повышаются их кри­

что значительно уменьшается рабочая высота сечения, благода­ ря чему выгодность моноблочных конструкций еще более усили­ вается.

При некотором значении средней толщины панели 8*р (см. фиг. 3.24) среднее разрушающее напряжение панели оказывает­

69