8.1Нагружение фюзеляжа.

О сновные нагрузки действующие на фюзеляж – это силы передаваемые на фюзеляж прикрепленными к нему агрегатами (крыло, оперение, шасси), а также массовые силы от грузов, находящихся внутри фюзеляжа. Также фюзеляж нагружается массовыми силами собственной конструкции и поверхностной воздушной нагрузкой. Воздушная нагрузка в целом, как правило) является незначительной, однако местные величины могут достгать весьма значительных значений и оказывать существенное влияние на местную прочность конструкции.

Во всех случаях нагружение фюзеляжа определяется нормами прочности. При этом необходимо в целях уравновешивания вводить в расчетную схему соответсвующие инерционные силы.

Рис. 8.1.

8.2Построение эпюр.

Расчет фюзеляжа как тонкостенной балки производится на изгиб и сдвиг в двух плоскостях, а также на кручение. Для этого необходимо предварительно получить эпюры перерезывающих сил и изгибающих моментов в вертикальной и горизонтальной плоскостях (Q_y, M_z, Q_z, M_y), эпюру крутящих моментов M_x и эпюру продольных сил N_x.

Примерные эпюры силовых факторов в вертикальной плоскости (Q_y, M_z) даны на рис. 8.1. Поскольку заделки как таковой в данном случае нет, то фюзеляж рассматривается как свободная балка под воздействием взаимно уравновешенных сил. На рис. 8.1 силы P_i – внешние нагрузки и массовые силы, а R_i – реакции в узлах навески крыла. Удобно строить эпюры по частям — от носа до первого лонжерона и от носа до заднего лонжерона. Аналогичным образом строятся эпюры в горизонтальной плоскости (Q_z, M_y), эпюры крутящих моментов M_x и эпюры продольных сил N_x.

8.3Расчет фюзеляжа в регулярной зоне.

Расчет сечений крыла на изгиб в зонах далеких от вырезов осуществляется методом редукционных коэффициентов аналогично расчет у крыла. При этом растягивающие или сжимающие напряжения в продольных элементах определяются по формуле

(8.1)

и

, (8.2)

где _iz – нормальные напряжения в i-м элементе от момента M_z;

_iy – нормальные напряжения в i-м элементе от момента M_y;

_iz – редукционный коэффициент для i-го элемента при изгибе в плоскости X0Y;

_iy – редукционный коэффициент для i-го элемента при изгибе в плоскости X0Z;

M_z – изгибающий момент в плоскости X0Y;

M_y – изгибающий момент в плоскости X0Z;

– приведенный момент инерции сечения относительно оси Z;

– приведенный момент инерции сечения относительно оси Y;

y_i – координата i-го элемента в центральныхосях сечения;

z_i – координата i-го элемента в центральных осях сечения.

Подробнее о методе редукционных коэффициентов смотрите в соответствующем разделе расчета крыла (Раздел 3.6).

В случае одновременного действия моментов в плоскостях X0Y и X0Z напряжения _iz и _iy необходимо складывать с учетом знаков. Либо расчет необходимо производить сразу на суммарный момент M_z и M_y в соответствующей плоскости.

8.3.1Расчет сечения фюзеляжа на сдвиг.

Расчет сечения фюзеляжа на сдвиг производится методами аналогичными методам для крыла. Как правило, сечение фюзеляжа в регулярной зоне представляет тонкостенный контур (рис. 8.2).

Рис. 8.2.

По формуле для открытого контура находим для каждой панели

, (8.3)

где J_р –момент инерции редуцированного сечения;

– редуцированный статический момент;

– перерезывающая сила с учетом конусности.

В свою очередь вычисляем следующим образом

,

где Q – значение перерезывающей силы в сечении без учета конусности;

M – значение изгибающего момента в сечении;

H – высота сечения;

 – угол конусности сечения.

Далее из условия замкнутости контура находим замыкающий поток касательных сил

При этом надо учесть, что при расчете сдвига от сил и моментов в плоскости X0Y и разрезе в панели 1 q_I = 0 в силу симметрии.

Суммарный поток касательных усилий будет равен

Более подробно о расчете на сдвиг смотрите в соответствующем разделе расчета крыла (Раздел 3.7). Там же рассмотрены вопросы расчета многоконтурных сечений.