Файл: Конструкция летательных аппаратов учебник..pdf

Рассмотрим два сечения отсека т—т и п—п по обе стороны опорного шпангоута в месте приварки днища (фиг. 7.13). Радиус цилиндрической части бака под действием напряжений

Этот же радиус, например, в эллиптическом днище под действи­ ем напряжений oj и о2 удлиняется на величину

Как видно, величины wx и w2 получаются разными, чего в дейст­ вительности не должно быть. Поэтому в сечениях m—m и п—п

возникнут погонные силы Qt и Q2 и момент М, равномерно рас­ пределенные по окружности, выравнивающие перемещения ац и £Ог с деформацией шпангоута

где Fm — площадь поперечного сечения шпангоута.

Напряжения, обусловленные силами Qi и Q2 и моментом М, необходимо алгебраически просуммировать с напряжениями, оп­ ределяемыми по безмоментной теории.

Силы Qi и Q2 и момент М определяются методами строитель­ ной механики из уравнений совместности деформации. Они быст­ ро затухают вдоль цилиндрической части и образующей днища, поэтому имеют значение только в месте стыка днища.

183

189. В рассмотренном случае шпангоут нагружен равномерно распределенной по окружности погонной нагрузкой С/ш= Qi —Q2-

При значении R/b< 1,85 шпангоут будет растянут (фиг. 7.14). В этом случае от нагрузки С?ш заклепки, соединяющие обшивку со шпангоутом, работают на отрыв, а в шпангоуте возникают

растягивающие напряжения

шпангоута.

Из последнего равенства определяется значение потребного момента инерции шпангоута.

190. При некотором соотношении геометрических и жесткост-

ных параметров конструкции критические напряжения общей

потери устойчивости могут увеличиться при наличии внутреннего избыточного давления в герметических отсеках. Это необходимо учитывать с целью экономии веса конструкции. Спроектирован­ ную таким образом конструкцию в случае ее разгерметизации (при боевых повреждениях или по другим причинам) необходимо эксплуатировать при пониженных нагрузках. При изгибе фюзе­ ляжа величины критических нормальных напряжений в наиболее

внутреннего избыточного давления (/>изб = 0);

ДРнзб R3

8£7ШП

з

длина полуволны /р = 0,314/? 2

Наибольшее увеличение критических напряжений оРр наблю­

дается при выпучивании фюзеляжа по достаточно длинным про­ дольным полуволнам /р = 1.5D, образующимся между со­ седними силовыми шпангоутами.

184

§7.3. СРАВНИТЕЛЬНЫ Й А Н А Л И З Ф Ю ЗЕЛЯЖ НЫ Х КОНСТРУКЦИИ

191.Стрингерная (или моноблочная) конструкция фюзеля­ жа имеет широкое распространение из-за технологической до­

ступности и достаточной 'выгодности по весу и жесткости (см. п. 145). Однако дальнейшее возрастание скоростей полета лета­ тельных аппаратов и связанное с этим нарушение гладкости тон­ кой обшивки из-за увеличения местных воздушных и температур­ ных нагрузок диктует переход ,к обшивочной конструкции на тех участках, где ранее применялась стрингерная.

Особен,но рациональной в весовом отношении может оказать­ ся слоистая обшивка, она обладает высокой местной и общей устойчивостью, акустической и усталостной стойкостью и к тому же ей молено придать достаточные теплоизоляционные свойства за счет специальных заполнителей.

Герметические отсеки фюзеляжа (в частности, топливные, воз­ духоподводящие и выходные каналы и т. п.) могут, например, вы­ полняться из двухслойных стеклопластиковых или металличе­ ских оболочек с сотовым заполнителем. Соединение элементов осуществляется с помощью специальных клеев, выдерживающих

усталостностную прочность и долговечность. Широко могут также применяться пайка и сварка металлических обшивок. Об­ шивочные конструкции (особенно с достаточно толстой обшив­ кой) обладают преимуществом перед стрингерными также и в смысле боевой живучести как при механическом воздействии ос­ колков, так и при действии аэроили гидроудара, а также при попадании снарядов контактного действия (см. п.п. 421, 424).

Но в виде только стрингерной или только обшивочной конст­ рукции фюзеляж (корпус), как правило, выполнен быть не мо­ жет, так как для размещения и подходов при эксплуатации к во­ оружению, оборудованию, двигателям и другим агрегатам и гру­ зам необходимо делать люки, поперечные разъемы фюзеляжа или достаточно большие вырезы. Это требует постановки усилен­ ных шпангоутов, стрингеров или даже бимсов, рамных оканто­ вок и других элементов. В результате этого усложняется произ­ водство и увеличивается вес. Указанные отступления от регуляр­ ной конструкции, как правило, приводят к снижению долговеч­ ности и боевой живучести. Широкое использование штамповки, клеевых и сварных соединений, а также литья может снизить от­ меченные отрицательные эффекты такой смешанной конструк­ ции.

Установлено, что у однотипных по назначению аппаратов, даже если они существенно отличаются по размерам, всех конст­ рукции фюзеляжа, приходящийся на единицу площади наруж­

185

На фиг. 7.15 представлены зависимости веса фюзеляжа от площади его обтекаемой поверхности, построенные на основании весовых характеристик иностранных самолетов. Кривая а отно­ сится к маневренным самолетам,

б— к военно-транспортным и

в— к бомбардировщикам (раке­ тоносцам) .

На участках герметических кабин и отсеков величины qф соот­ ветствующего типа самолета получаются большими приблизи­ тельно на 20°/о за счет усиления окантовок окон, люков, а также наличия различных герметических соединений.

При грубых весовых расчетах относительный вес конструкции фюзеляжа можно принимать

гф = ^ = 0 ,0 6 ^ 0 ,1 4 . Go

При этом меньшие значения относятся к беспилотным крылатым аппаратам ограниченной маневренности, а большие — к высо­ команевренным истребителям.

При увеличении максимальной скорости летательного аппара­ та вес его фюзеляжа возрастает вследствие влияния аэродина­ мического нагрева и требования по повышению жесткости кон­ струкции.

полете чревато тяжелыми последствиями. Грамотная эксплуата­ ция планера на земле и в воздухе обеспечивает его высокую на­ дежность и безопасность полетов летательного аппарата.

К типичным повреждениям планера, которые Могут иметь ме­ сто в процессе эксплуатации, относятся:

— Повреждения, вызванные действием на обшивку местного нагружения силами разрежения или давления из-за превышения в полете допустимой по прочности величины скоростного напора ^шахтахНа участках планера с сильным разрежением в зави­ симости от режимов полета возможно ослабление крепления

186

обшивки к подкрепляющим элементам («хлопуны») или полный ее отрыв. Могут ослабнуть и даже оторваться головки заклепок или прорваться сама обшивка под головками заклепок (в местах

тельного аппарата к полету. На участках с повышенным давле­ нием возможны остаточные деформации обшивки в виде вмятин.

— Повреждения, вызванные действием на элементы конструк­ ции планера перегрузок, превышающих максимально допусти­ мую эксплуатационную величину. В элементах, в которых воз­ никают наибольшие усилия, возможно появление остаточных де­ формаций, а также разрушение этих элементов или всей части планера в целом. Например, при недопустимо резком маневри­

разование остаточных поперечных волн в обшивке и стрингерах в сжатых зонах, а также косых волн на наиболее нагруженных сдвигом участках обшивки и стенок лонжеронов. При маневри­ ровании с резким отклонением элеронов и руля поворота при не­ допустимо больших скорости и перегрузке (например, при пре­ вышении параметров, соответствующих расчетному случаю В) возможно появление остаточных косых волн обшивки из-за вы­ пучивания ее от сдвига при кручении крыла или фюзеляжа. При грубой посадке с превышением эксплуатационной перегрузки возможны повреждения элементов крепления шасси к крылу или фюзеляжу, а на тяжелых самолетах также и элементов креп­ ления двигателя и других грузов к планеру. При передаче боль­ ших сосредоточенных нагрузок могут овализироваться отверстия под заклепки или срезаться заклепки крепления силовых нервюр

ишпангоутов. Кроме того, возможно появление косых волн на стенках лонжеронов и силовых нервюр, а также обшивке крыла

ифюзеляжа вследствие потери их устойчивости от сд в и га . Вы­

пучивание листов обшивки и стенок может сопровождаться не только образованием остаточных волн, но и за ер ш и в а н и ем или от­ рывом головок заклепок, а также прорывом о б ш и в к и под голов­ ками заклепок.

— Разрушения, связанные с изменением в процессе эксплуа­ тации упругомассовых характеристик конструкции планера: изза флаттера, дивергенции, 'Скоростного «козла» и др. (см. гл. XIII и XIV). Уменьшение жесткости на кручение и изгиб крыла, фюзе­ ляжа и оперения может происходить за счет ослабления закле­ почных швов и других соединений. Ослабление крепления противофлаттерных грузов и выработка люфтов в узлах стыковки и шарнирных соединениях рулей и проводки управления также могут привести к опасным последствиям. За исправностью ука­ занных элементов необходимо внимательно следить при эксплуа­ тации.

— При повреждениях частей планера от огневых средств про­

187