Лабораторна робота № 8 утилізація літального апарата методом гільйотинного різання. Визначення силових параметрів процесу утилізації

Мета роботи – набути практичних навичок з визначення технологічних параметрів утилізації літальних апаратів на прикладі літака Ан-140.

8.1. Загальні відомості

Для визначення силових параметрів процесу утилізації потрібно знати товщину обшивки й силових елементів конструкції планера літака, у першу чергу – товщину обшивки фюзеляжу й крила.

Відомо, що обшивка фюзеляжу – це панель, яка підкріплена стрингерами й по торцях обпирається на шпангоути. Крило є сукупністю обшивки, підкріпленої стрингерами, і набору силових елементів – лонжеронів і нервюр.

Таким чином, конструкції фюзеляжу й крила належать до ребристих оболонок.

Під час вивчення ребристих оболонок застосовують два підходи, які різняться способом урахування ребер, що підкріплюють оболонку. Перший із них грунтується на заміні ребристої оболонки на еквівалентну їй гладку оболонку, другий – на ураховуванні дискретності розміщення ребер.

8.2. Визначення еквівалентної товщини обшивки крила літака

Розраховуючи еквівалентну товщину обшивки крила, ґрунтуються на понятті «умовна товщина умовного лонжерона».

Для наближеного вибору конструктивно-силової схеми крила використовується поняття умовного лонжерона, ширина пояса якого становить 0,6 хорди крила в розрахунковому перерізі. Для розрахунків використовують кореневу хорду . Товщину пояса умовного лонжерона визначають за формулою

, (8.1)

де = 5000 Н/м² – питоме навантаження на крило при зльоті = 55 м² – площа крила – координата середньої аеродинамічної хорди від поздовжньої осі літака по розмаху крила, м – маса вантажу, розташованого на крилі, кг; = 9,8 м/с² – прискорення вільного падіння; – координата центра мас вантажу, розташованого на крилі, від поздовжньої осі літака по розмаху крила, м; = 2 – коефіцієнт розрахункового перенавантаження для неманеврених літаків; = 1650 кг – маса крила, кг – відносна товщина профілю крила, м = 2,96 м – коренева хорда крила = 1,44 м – кінцева хорда крила = 330 – руйнівне напруження пояса лонжерона з алюмінієвого сплаву Д16Т.

Знаходять добуток маси вантажу, розташованого на крилі, і координати центра мас вантажу від поздовжньої осі літака по розмаху крила:

= 2615.

Координату середньої аеродинамічної хорди від поздовжньої осі літака по розмаху крила визначають за формулою

, (8.2)

де = 24,25 м – розмах крила; – звуження крила, яке дорівнює відношенню кореневої хорди до кінцевої:

. (8.3)

Відносна товщина профілю крила визначається як відношення максимальної товщини профілю крила до кореневої хорди:

, (8.4)

де с = 0,48 – максимальна товщина профілю крила.

8.3. Визначення еквівалентної товщини обшивки фюзеляжу літака

Може так статися, що навантаження у герметичній кабіні від надлишкового тиску повітря, що діє на обшивку фюзеляжу, стане більше навантаження від згинального моменту. Отже, необхідно також виконати розрахунок еквівалентної товщини обшивки фюзеляжу, виходячи з навантаження від надлишкового тиску.

Між еквівалентною товщиною обшивки та дійсною існує залежність, виведена на основі результатів досліджень і статистичного оброблення параметрів раціональних конструкцій:

. (8.5)

Дійсну товщину обшивки розраховують так.

Напруження, що виникають у конструкції фюзеляжу, визначаються як відношення сили, що діє на конструкцію, до площі перерізу фюзеляжу (рис. 8.1):

. (8.6)

Силу визначають як добуток різниці зовнішнього й внутрішнього тисків, що діють на обшивку, і площі, на яку цей перепад тисків діє:

. (8.7)

У цьому виразі

(8.8)

Тут = – тиск, який створюється в герметичній кабіні літака цивільної авіації на висоті близько 8000 м; – тиск атмосферного повітря на висоті Н:

, (8.9)

де = 101325 Па – тиск при нормальних умовах (стандартна атмосфера, висота Н = 0 м); Н = 7600 м – крейсерська висота польоту (експлуатаційна стеля) для літака Ан-140.

Рис. 8.1. Схема фюзеляжу літака під впливом зовнішнього навантаження

під час польоту

Площу, на яку діє перепад тисків, знаходять за формулою

, (8.10)

де = 1,3 м – радіус фюзеляжу.

Площа перерізу фюзеляжу

. (8.11)

Підставивши необхідні значення у вираз (8.6), одержують

. (8.12)

Напруження з урахуванням одночасної дії нормальних і дотичних напружень і циклічності їх проявів, тобто з урахуванням утомних характеристик, не повинно перебільшувати руйнівного напруження , і з урахуванням коефіцієнта запасу міцності ( ).

Отже,

. (8.13)