6Расчет нервюры.

Нервюра представляет собой тонкостенную балку, способную воспринимать нагрузку в своей плоскости. Нагрузкой для нервюр явлется распределенная по поверхности крыла воздушная нагрузка и силы от прикрепленных к нервюре агрегатов (рис. 6.1).

Р ис. 6.1.

Рис. 6.2.

Величина воздушной нагрузки определеятся по эпюре погонных нагрузок простым выделением нагрузки с соответствуюшей площади (рис. 6.2).

или приближенно

.

Распределение нагрузки вдоль хорды, а также по верхней и нижней поверхностям нервюры определяется нормами прочности. Нагрузки от агрегатов прикладываются в соответствующих узлах.

Р ис. 6.3.

С пецифика расчета нервюры заключается в необходимости вычисления опорных реакций по всему контуру нервюры (рис. 6.3). После переноса всех действующих на нервюру усилий в центр жесткости получаем следующие усилия: Q_yн – суммарное усилие сдвига в вертикальном направлении; Q_xн – суммарное усилие сдвига в горизонтальном направлении; M_zн – крутящий момент относительно центра жесткости.

Поскольку расчет нервюр производится после расчета крыла, то реакции сечения на нагрузку можно получить простым пересчетом внутренних погонных сил крыла на новую нагрузку.

Рис. 6.4.

Если перерезывающая сила в данном сечении крыла Q_yкр вызывает в обшивке потоки касательных усилий q_yкр, то потоки реакций в контуре будут равны

.

Аналогично в направлении оси X

и для кручения

.

Суммарный поток реакций по контуру

.

Для нервюр, находящихся возле выреза, либо возле стыка необходимо также добавить потоки касательных усилий возникающих при перераспределении нагрузки. Обозначим эти дополнительные потоки как q_доп.кр. Соответственно, на нервюру, находящуюся между сечений z = z_n и z = z_n + z придется разность потоков касательных усилий

.

Дополнительный поток касательных напряжений необходимо добавить к q_Rn. После чего мы получаем полную картину нагружения нервюры (рис. 6.4). Зная полную картину нагружения нервюры, легко произвести ее расчет стандартными методами расчета тонкостенных балок.

7Расчет оперения, элеронов, закрылков и щитков.

7.1Вертикальное и горизонтальное оперение.

7.1.1Конструктивные особенности. Исходные данные для расчета.

Р ис. 5.1.

Горизонтальное и вертикальное оперение самолета как правило состит из неподвижной несущей поверхности (стабилизатора, киля) и руля, вписанных в единый аэродинамический профиль (рис. 5.1).

Стаблизирующие поверхности (стабилизатор, киль) конструктивно выполняются как тонкостенные как тонкостенные консольные балки. При малой строительной высоте возможны монолитные конструкции. Конструктивно-силовая схема аналогична соответствующей схеме крыла.

На кронштейнах, закрепленных вдоль задней кромки сстаблизатора или киля шарнирно навешивется руль. Руль, как правило представляет собой тонкостенную однолонжеронную балку. Конструктивно руль аналогичен конструкции элерона или закрылка.

В целях обеспечения осевой компенсации кронштейны навески глубоко входят в тело руля, вследствии чего в носовой части руля делаются значительные вырезы. В результатате носовая часть руля практически полностью выключается из работы и может не учитываться при расчете. Таким образом расчетной схемой руля является однолонжеронная тонкостенная одноконтурная балка.

Исходными данными для расчета оперения являются геометрические параметры оперения, аналогичные геометрическим параметрам крыла, а также массовые и аэродинамические нагрузки.

Аэродинамические нагрузки на оперение задаются нормами прочности. Существует ряд расчетных случаев нагружения оперения.

Горизонтальное оперение. Уравновешивающая нагрузка опрделяется из условия равенства нулю суммы моментов аэродинамичеких сил относительно центра тяжести самолета. Для горизонального оперения уравновешивающая нагрузка вычисяется по формуле

, (5.1)

где – коэффициент момента аэродинамических сил самолета без ГО;

q – скоростной напор;

S – площадь крыла;

b_A – средняя аэродинамическая хорда крыла (САХ);

L_ГО – расстояние от центра тяжести самолета до центра давления ГО.

Также случаями нагружения ГО являются нагружение маневренной нагрузкой и нагружение при полете в неспокойном воздухе. Все эти нагрузки задаются пропорционально площади горизонтального оперения в соответствии с Нормами прочности. Для данных случаев задается перегрузка и коэффициент безопасности, на основании которых можно вычислить собственно нагрузку.

Вертикальное оперение. Основные случаи нагружения – маневренная нагрузка, нагрузка при полете в неспокойном воздухе и нагрузка в случае остановки двигателя. Аналогично горизонтальному оперению, нагрузки задаются пропорционально площади вертикального оперения в соответствии с Нормами Прочности. Нагрузки для случая остановки двигателя считаются по формуле

(5.2)

где – коэффициент боковой силы по углу скольжения;

– коэффициент момента рысканья по углу скольжения;

S_ВО – площадь вертикального оперения;

L_ВО – расстояние от центра тяжести самолета до центра давления ВО;

S – площадь крыла;

L – размах крыла;

_ – коффициент определяемый нормами прочности;

– несимметричная тяга двигателей.