Файл: Конструкция летательных аппаратов учебник..pdf

а - а

155

Внутренний пояс шпангоута обычно делается шире, чем внешний, так как он в случае сжатия не подкрепляется обшивкой от вы­ пучивания из плоскости шпангоута. Как видно из фиг. 6.25, наи­ большая поперечная сила действует на участке между ушками. Поэтому стенка шпангоута на этом участке делается толще, а для передачи на нее больших сосредоточенных сил N служат стойки (см. фиг. 6.23).

Фиг. 6.26

159. В весовом отношении в фюзеляже выгодно иметь мень­ шее количество усиленных шпангоутов с таким расчетом, чтобы на один и тот же шпангоут передавать сосредоточенные силы, действующие от разных агрегатов в разное время. В связи с этим часто в месте подхода вертикальной сосредоточенной силы не ставят специального шпангоута, а передают силу к необходи­ мому из других соображений усиленному шпангоуту, располо­ женному на некотором удалении. Кроме того, действующие силы бывают наклонными и приложенными на некотором удалении не только от шпангоута, но и от обшивки. Для передачи этих сил по возможно более короткому пути к усиленным шпангоутам (вер­ тикальные составляющие) и стрингерам (горизонтальные состав­ ляющие) устанавливают дополнительные силовые элементы.

Такими силовыми элементами могут быть либо плоские тон­ костенные балки, либо фермы, либо просто подкосы, которые ча­ сто обеспечивают наиболее короткий путь передачи силы на уси­ ленные стрингеры и шпангоуты и далее — на обшивку фюзе­ ляжа.

160. Соединение основных элементов. Усиленные шпангоуты всегда приклепываются к обшивке фюзеляжа для непосредст­ венной передачи на нее сил. Нормальные шпангоуты обычно так­ же приклепываются к обшивке. При этом стрингеры частично

156

прорезают шпангоуты, соединяясь с ними либо специальными уголками (фиг. 6.26,а и б), либо уголковыми отгибами стенки шпангоута (фиг. 6.26,в). Вырезы в шпангоутах компенсируются обшивкой, склепанной с ними по периметрам, а также иногда пу­ тем приклепывания к шпангоутам дополнительных профилей, В некоторых случаях нормальные шпангоуты не склепываются с обшивкой, а связываются только со стрингерами (фиг. 6.27). При этом улучшается поверхность обшивки и упрощается техноло­ гия производства фюзеляжа, но ухудшаются условия работы об­ шивки на устойчивость.

161. Для удобства эксплуатации конструкция фюзеляжа в ряде случаев выполняется из отдельных частей, связанных ме­ жду собой быстроразъемными соединениями по стыковочным шпангоутам. Связь отсеков фюзеляжа может осуществляться либо по всему контуру, либо при помощи сосредоточенных узлов. Первый способ обычно применяют в стрингерном или монококовом фюзеляжах для неразъемных соединений или в случаях, ко­ гда расстыковку приходится делать очень редко (фиг. 6.28). Стрингеры в этом случае стыкуются болтами на специальных узлах (фитингах), приклепываемых на стыкуемых торцах стрин­ геров. Второй способ применяют для разъемных в эксплуатации соединений или когда из-за вырезов в фюзеляже необходимо ставить большое количество усиленных стрингеров, играющих основную роль в передаче вертикального и горизонтального из­ гибающих моментов (см. фиг. 6.10). Осевые усилия оо стыковых болтов передаются на усиленные стрингеры, которые на длине, равной приблизительно расстоянию между усиленными стринге­ рами, передают эти усилия на обшивку. Обшивка, работая на

157

усиленные стрингеры (так называемые бимсы), которые анало­ гично поясам лонжеронов двухлонжеронного крыла в районе вы­ реза воспринимают осевые силы, возникающие при изгибе и при изгибном кручении (фиг. 6.31).

Большие вырезы могут быть длинными, до двух и более диа­ метров фюзеляжа (например, бомболюк), и относительно корот­ кими, с длиной не более одного диаметра фюзеляжа (например, вырез под фонарь одноместной кабины). Подход к расчету фюзе­ ляжа с длинным и коротким вырезом различен.

Фиг. 6.31

164. Рассмотрим сначала работу и расчет фюзеляжа на уча­ стке длинного выреза отдельно на поперечный изгиб и круче­ ние.

Считаем, что как вертикальная QB. так и горизонтальная Qr поперечные силы проходят через центр жесткости рассматривае­ мого сечения фюзеляжа, на участке выреза (фиг. 6.32). Тогда ве­ личины нормальных и касательных напряжений для открытого сечения находятся таким же способом и по тем же формулам сопротивления материалов, что и для закрытого сечения. Фюзе­ ляж на участке выреза, так же как и в замкнутой части, прибли­ женно можно рассматривать как двухпоясную балку. Вертикаль­ ная сила QB уравновешивается в основном потоками касатель­ ных усилий в боковинах обшивки, которые выполняют роль сте­ нок балки. Величины этих усилий можно считать такими же, как и в боковинах замкнутой части (см. фиг. 6.12). Вертикальный из-

159

гибающий момент М а уравновешивается в основном парой осе­ вых сил, с одной стороны, в своде, а с другой, — в бимсах:

= 2Р 1б: Я,в.раб

где

Передача на бимс осевой силы с примыкающего к нему свода замкнутого участка фюзеляжа происходит на длине -Д/ = Б (см. фиг. 6.31) через заклепки. В местах связи бимсов с обшивкой свода она нагружается потоками касательных усилий

Бимс должен иметь максимальную площадь сечения на грани­ це выреза. Горизонтальная сила Qr уравновешивается на уча­ стке выреза в основном потоками касательных сил в обшивке целого (без выреза) свода, выполняющего роль стенки горизон­ тальной балки (см. фиг. 6.32,6).

Фиг. 6.32

Наибольшая (расчетная) величина потока может быть опре делена по формуле

160

Горизонтальный изгибающий момент воспринимается при этом парой осевых сил в боковинах

Часть этой, силы приходится на бимс соответствующей бокови­

ны Р2б* Величина крутящего момента М к при переходе от замкнуто­

го участка к участку с большим вырезом изменяется в Силу из­ менения плеча от действующей силы до центра жесткости от­ крытого контура по сравнению с замкнутым. Например, от дей­ ствия силы Рв.о, приложенной в центре давления вертикально­ го оперения, при вырезе сверху величина крутящего момента увеличивается по сравнению с моментом на замкнутом участке, а при вырезе снизу — уменьшается часто настолько, что его можно не учитывать при грубых расчетах прочности (фиг. 6.33). Координата центра жесткости уц.ж определяется как точка приложения равнодействующей погонных касательных сил.

где Нг— габаритный горизонтальный размер фюзеляжа в райо­ не выреза. Таким образом, боковины можно рассматривать как балки, жестко защемленный по торцам в замкнутых частях фю-

Фиг. 6.34

162

зеляжа, передающие силы Qa<k о т о д н о г о защемления на дру­

гое. При этом боковины изгибаются в противоположные стороны. Характер поперечного изгиба боковины показан на фиг. 6.35. Из­ гибающий момент боковины ДЛ1= воспринимается парой

осевых сил, с одной стороны, в бимсе, а с другой — в примыкаю­ щей половине свода

ДУИ

2ув '

Ше Уб— координата центра тяжести бимса.

На границах вырезов возникают максимальные изгибающие

может быть грубо определена по формуле

Рб ~ Pi б+ ^*2 6 + &Рб-

При сжатии он работает на продольный изгиб как стержень,

опирающийся по концам на жесткие шарнирные опоры (усилен­ ные ограничительные шпангоуты), а в пролете — на упругие опоры (нормальные незамкнутые шпангоуты). Сжимающая сила бимса переменна. При некоторой величине средней осевой силы Р ср он потеряет устойчивость (фиг. 6.36).

Критическое значение этой силы можно определить по фор­ муле Эйлера:

где 1б — момент инерции бимса относительно его нейтральной оси а—а (фиг. 6.37);