Файл: Конструкция летательных аппаратов учебник..pdf

моноблочная. Анализ конструкций крыльев, выполненных из дюралюмина, показывает, что 8*р ss 5-н 6 мм, при этом аСр.разр s =г2800 дан/см2 (кГ/см2) для обоих типов конструкций.

Величина оср переменна по длине крыла. С точки зрения веса крыла важно правильно выбрать тип конструкции для наиболее тяжелой части крыла — корневой. Величина 8ср корневой части крыла зависит от веса аппарата и параметров крыла. С увеличе­ нием веса аппарата, угла стреловидности и удлинения крыла и с уменьшением сужения и относительной толщины профиля крыла 8ср возрастает и возрастает, следовательно, выгодность моно­ блочного крыла. Так, например, для тонких крыльев большой

стреловидности (х > 50°, с < 0,08) во всем реально возможном диапазоне весов аппарата целесообразна моноблочная конструк­ ция.

Треугольные крылья имеют малые удлинения и большие су­ жения, а потому при том же весе аппарата имеют меньшие зна­ чения 8ср в корневых сечениях. Вследствие этого для аппаратов, имеющих треугольные крылья, моноблочная конструкция будет выгодна в весовом отношении только при больших весах аппара­

совом отношении только для аппаратов весом порядка 1000 кН

F

ментах, лимитирующих прочность крыла. При малых значени­ ях величин £ср напряжения в стрингерах моноблочного крыла меньше, чем в поясах лонжеронного. Относительные деформации

70

продольного набора моноблочного крыла будут меньше, чем у лонжеронного, а рабочая высота его сечения — больше. Следо­ вательно, углы поворота сечений моноблочного крыла будут меньше, а поэтому будут меньше и прогибы. По мере увеличения 8сР напряжения в стрингерах моноблочного крыла растут, а в по­ ясах лонжеронного — остаются примерно на том же уровне. При 8ср ^ напряжения в стрингерах моноблочного крыла могут быть близкими к напряжениям поясов лонжеронного крыла. Од­ нако и в этом случае прогибы моноблочного крыла будут меньше, так как рабочая высота его сечения будет больше, чем у лонже­ ронного.

Большая жесткость моноблочного крыла на кручение объяс­ няется тем, что оно имеет более толстую обшивку.

Местная жесткость моноблочного крыла также выше, чем у лонжеронного, вследствие большей толщины обшивки и лучшего

ееподкрепления.

57.С точки зрения компоновки и эксплуатации лонжеронные крылья имеют ряд преимуществ.

В лонжеронных крыльях можно делать большие вырезы в об­ шивке для монтажа и осмотра различных агрегатов, так как в них обшивка и стрингеры сравнительно мало участвуют в воспринятии изгибающего момента. Для сохранения прочности на круче­ ние вырезы закрываются работающими на сдвиг крышками, ко­ торые крепятся винтами по их контуру. Если постановка крышек на винтах невозможна, то вырез компенсируется постановкой усиленных нервюр по краям выреза и некоторым усилением лон­ жеронов на участке выреза и вблизи него. Кручение на участке

выреза будет восприниматься изгибом лонжеронов подобно то­ му, как воспринимается крутящий момент изгибом боковин на участке большого выреза фюзеляжа (см. пп. 164, 166, 167). Утя­ желение конструкции крыла за счет компенсации выреза может оказаться при этом не очень значительным.

В моноблочном же крыле вырезы обязательно должны быть закрыты силовыми крышками, которые должны быть способны передавать не только усилия сдвига, но и большие осевые силы, что требует мощного (через фитинги, гребенки) болтового креп­ ления крышек по их поперечным стыкам. Все это затрудняет эксплуатацию и ведет к утяжелению конструкции.

Стыковка отъемной части моноблочного крыла осуществляет­ ся также сложнее, чем в лонжеронном крыле: по всему контуру моноблока — и по силовым панелям, и по стенкам (фиг. 3.25), в то время как у лонжеронного лишь с помощью нескольких бол­ тов (см. фиг. 3.1 и 3.8).

58. Боевая живучесть крыла зависит не только от силовой схемы, но и от габаритов крыла и типа средств поражения. По­ этому сравнение по боевой живучести моноблочных и лонже­ ронных крыльев надо производить для конкретных типов средств

71

поражения с учетом габаритов крыльев (см. пп. 416, 417). Ха­ рактер воздействия различных типов средств поражения на ле­ тательный аппарат, в том числе и на конструкцию планера, из­ ложен в главе XVIII, пп. 421, 422, 423, 424.

Для крыльев небольших габаритов при воздействии по ним средств поражения большой мощности сравнение по боевой жи­ вучести не имеет смысла, так как при поражении крыльев такими средствами происходит общее разрушение конструкции крыла независимо от его силовой схемы.

Для крыльев значительных габаритов потеря прочности и жесткости конструкции зависит от силовой схемы крыла и типа средств поражения.

По отношению к снарядам ударного действия моноблочные крылья, имеющие толстую обшивку, обладают более высокой боевой живучестью, чем лонжеронные крылья, имеющие тонкую обшивку. Объясняется это тем, что при малых углах подхода снаряда ударного действия к панели моноблочного крыла про­ исходит или рикошет снаряда или выламывание взрывателя и не­ полный взрыв снаряда. Панели в этом случае получают незна­ чительные повреждения в виде вмятин и царапин. При больших же углах подхода снаряд проходит внутрь конструкции, однако местные разрушения панелей при этом незначительны и не при­ водят к заметному снижению прочностных и жесткостных харак­ теристик моноблочного крыла.

Для лонжеронных крыльев явление рикошета и выламыва­ ния взрывателя имеет гораздо меньшее значение, а местные раз­ рушения более тонкой обшивки существенно больше, чем в моно­ блочном крыле, поэтому они претерпевают большую потерю прочности и жесткости на кручение. Вероятность же попадания в пояса лонжерона и разрушения их снарядом ударного действия мала.

По отношению к дистанционным снарядам с осколочным по­ лем малой плотности (до 10 осколков на 1 м2 площади) боевая живучесть и моноблочных, и лонжеронных крыльев также доста­ точно высока, так как поражение конструкции крыльев отдель­

72

Г л а в а IV

КОНСТРУКЦИЯ и СИЛОВЫЕ СХЕМЫ СТРЕЛОВИДНЫХ

ИТРЕУГОЛЬНЫХ КРЫЛЬЕВ

§4.1. СИЛОВЫЕ СХЕМЫ КРЫЛЬЕВ

59.Стреловидные крылья могут быть лонжеронными и моно­ блочными. Особенности конструкции и работы стреловидных крыльев определяются их корневыми частями, т. е. участками

1—2—3, непосредственно прилегающими к фюзеляжу (фиг. 4.3, 4.7, 4.9). Конструкция и работа основных элементов концевых ча­ стей этих крыльев практически такие же, как у прямых крыльев.

В зависимости от силовой схемы корневой части стреловид­ ные крылья подразделяются на:

—крылья с переломом осей продольных силовых элементов: однолонжеронные (фиг. 4.3), двухлонжеронные (фиг. 4.7) и мо­ ноблочные (фиг. 4.9);

—крылья без перелома осей продольных силовых элементов или крылья с подкосной балкой: однолонжеронные (фиг.-4.14) и моноблочные (фиг. 4.23).

Такие же силовые схемы могут быть и у треугольных крыльев. Но треугольные крылья имеют и специфические силовые схемы — с лонжеронами, перпендикулярными оси фюзеляжа: однолонже­ ронные со многими вспомогательными лонжеронами (фиг. 4.29)

имноголонжеронные с параллельными лонжеронами (фиг. 4.33).

60.Особенности работы корневых частей стреловидных кры­ льев связаны с передачей на узлы крепления крыла к фюзеляжу изгибающего и крутящего моментов и поперечной силы, подо­ шедших к корневому сечению 2—3 со стороны концевой части. Эти особенности сводятся к следующему.

Во-первых, все стреловидные крылья для передачи изгибаю­ щего момента должны иметь дополнительные силовые элементы по сравнению с прямыми крыльями. Крылья с переломом осей продольных элементов, воспринимающих изгибающий момент, з местах перелома должны иметь бортовые силовые нервюры 1—2. У крыльев без перелома осей продольных силовых элементов таким дополнительным силовым элементом является подкосная балка 2—4.

74

Во-вторых, все лонжеронные крылья обязательно должны иметь корневую нервюру 2—3 для передачи крутящего момента. Это связано с особенностями работы на сдвиг корневого тре­ угольника обшивки 1—2—3. Для передачи погонных касатель­ ных усилий qK из сечения 2—3 к сечению 2—1 (фиг. 4.1) из ус­ ловий равновесия необходимо, чтобы в сечении 2—1 развивались нормальные погонные усилия qa. Но эти усилия в лонжеронном крыле существовать не могут, так как сечение 2— 1 является сво­ бодным краем обшивки. Следовательно, участок обшивки 1—2—3 здесь работать на сдвиг не может и для снятия крутящего мо­ мента необходимо в сечении 2—3 установить силовую корневую нервюру.

В-третьих, в моноблочных стреловидных крыльях с переломом силовых панелей в корневых частях происходит концентрация нормальных напряжений в элементах силовых панелей, располо­

происходит подобное же перераспределение изгибающих момен­ тов и поперечных сил между передним и задним лонжеронами.

61. В стреловидных и треугольных крыльях нервюры могуг быть расположены по нормали к оси жесткости крыла (фиг. 4.7),. по потоку (фиг. 4.14), а также комбинированно. На работу си­ ловой схемы крыла расположение нервюр практически не влия­

75

ет: поперечная сила, изгибающий и крутящий моменты воспри­ нимаются одинаково при любом расположении нервюр.

Расположение нервюр по потоку способствует лучшему вы­ держиванию формы профиля крыла в этих направлениях. Одна­ ко нервюры, расположенные по потоку, вследствие их больших длин получаются более тяжелыми, чем нервюры, расположенные по нормали к оси жесткости крыла. Кроме того, нервюры по по­ току невыгодны с точки зрения производства из-за наличия ост­ рых углов в местах их соединения со стенками лонжеронов и об­ шивкой. Поэтому чаще нервюры располагают по нормали к оси жесткости крыла (или по нормали к одному из лонжеронов).

В треугольных крыльях с лонжеронами, перпендикулярными оси фюзеляжа, нервюры располагаются по потоку (фиг. 4.29, 4.33), причем все нервюры (за исключением бортовой) могут быть выполнены поясными (без сквозных стенок).

Рассмотрим работу силовых элементов стреловидных и тре­ угольных крыльев наиболее типичных силовых схем. При этом в стреловидных крыльях будем рассматривать лишь работу си­ ловых элементов корневых частей при передаче на узлы крепле­ ния крыла к фюзеляжу Q, М и М к, приходящих к корневому се­ чению крыла со стороны концевой его части. Нагружением эле­ ментов корневых частей местной воздушной нагрузкой, как пра­ вило, будем пренебрегать.

§ 4.2. СТРЕЛОВИДНЫЕ КРЫЛЬЯ С ПЕРЕЛОМОМ СИЛОВЫХ ПРОДОЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ У БОРТА ФЮЗЕЛЯЖА

Однолонжеронное крыло. Силовая схема крыла (фиг. 4.3) со­ стоит из лонжерона 1—3—6, задней стенки 2—7, двух силовых нервюр — бортовой 1—2 и корневой 2—3—4, обшивки, подкреп­ ленной стрингерами, и набора нормальных нервюр. Крыло сты­ куется с фюзеляжем моментным узлом в точке 1 и шарнирным в точке 2. Бортовая нервюра в точке 1 моментно увязана с лонже­ роном, а в точке 2 закреплена шарнирно. Корневую нервюру бу­ дем считать шарнирно опертой в точках 2 и 3, в которых ее стен­ ка связана со стенками соответственно бортовой нервюры и лон­ жерона.

К корневому сечению крыла со стороны концевой части под­ ходят поперечная сила и изгибающий момент по лонжерону и крутящий момент в виде потока касательных усилий qx по замк­ нутому контуру, образованному обшивкой крыла и задней стен­ кой.

62. Крутящий момент с замкнутого контура снимается корне вой нервюрой 2—3—4 и передается ею в виде пары сил RK в узел 2 и на лонжерон в точке 3. Сила /?к, воспринятая лонже­ роном, изгибом последнего передается в узел 1. Корневая нервю­ ра 2—3—4 работает на изгиб подобно корневой нервюре прямо­ го крыла (см. фиг. 3.22): в ее сечениях действуют поперечная си-

76