2.4.2 Проектирование конструкций панелей кессона

Выбор типа панелей будет обусловлен рядом факторов:

- из соображений простоты обеспечения герметизации и высокого качества поверхности выгодны монолитные панели, не имеющие продольных швов крепления набора, а также клеесварные и клее -клепаные панели. Применение монолитных оребренных прессо­ванных панелей, обработанных механически, дает значительную экономию в массе за счет использования полуфабрикатов с более высокими механическими показателями, а также за счет умень­шения ослабления отверстиями и отсутствия крепежа набора. При этом снижается трудоемкость изготовления набора крыла за счет уменьшения количества сборочно-клепальных работ. Но в то же время, если на панели возникла трещина, то она рас­пространяется по всей панели. Поэтому, для повышения ресурса конструкции, нижнюю растянутую обшивку выполняют из не­скольких параллельно работающих панелей. В случае появления трещины, которая доходит только до конца одной панели, кон­струкция продолжает работать;

- из соображений повышения сопротивления усталости и на­дежности могут оказаться выгоднее клепаные панели, особенно монолитно-сборного типа, в которых механически обработанные стрингеры крепятся к панелям, изготовленным из крупногабарит­ных катаных плит.

Панели обработаны вдоль и поперек размаха и имеют утолщения для крепления стрингеров, лонжеронов и в местах восприятия сосредоточенных сил. По общему ресурсу эти панели примерно одинаковы с монолитными, но имеют преиму­щества с точки зрения требований безопасности при частичном разрушении, что объясняется их большой расчлененностью. Для создания того же уровня безопасности у монолитных пане­лей должно быть выполнено большое количество продольных швов, т. е. сами панели должны быть узкими. Недостатком монолитно-сборных панелей является боль­шой объем крепежных деталей и большое количество отверстий для них. Это затруд­няет герметизацию и требует дополнительных мер для снижения концентрации напряжений у отверстий. В то же время заклепоч­ные швы могут служить ограничителем трещин. Трещина доходит только до линии заклепок, ее ограничителем является даже цель­ный материал на линии заклепок.

Выбор конструкции стрингеров

В конструкциях крыльев современных самолетов в ка­честве стрингеров применяют прессованные профили постоянного сечения по размаху. На рисунке 10 приведены виды типовых про­филей, чаще всего применяемых для стрингеров крыла. Для лонжеронных крыльев обычно используются профили типа приведен­ных на рисунке 10 , а. Недостатком этих профилей является склон­ность к закручиванию при потере устойчивости, что создает в об­шивке незначительные изгибные деформации. В этом отношении выгоднее профили, главная ось инерции которых проходит через ось заклепочного шва, тогда стрингер не закручивается под осе­вой нагрузкой (рисунок 10, б, в). Но такие профили редко исполь­зуются в лонжеронном крыле, где не требуется большой несущей способности.

Закрытый профиль (см. рисунок 10, б) имеет наиболее высокие характеристики устойчивости (из-за образования совместно с об­шивкой замкнутого контура). Его недостатком являются наличие двух рядов заклепочных швов, что утяжеляет конструкцию.

Рисунок 10 - Типовые стрингеры

Изменять площадь сечения стрингеров вдоль размаха приходится скачками, пу­тем уменьшения количества стрингеров в сечении. При этом надо стремиться к постепенному уменьшению указанного количества стрингеров с тем, чтобы не было резкого перепада жесткостей. Как правило, из компоновочных соображе­ний не удается устанавливать стрингеры по линии постоянного процента хорд в разных сечениях. Поэтому стрингеры подходят к сечениям с переменными малками. Проводить специальную малковку стрингерного на­бора технологически трудно. В связи с этим в процессе "сборки панелей крыла со стрингерами последние закручивают на сответствующие углы так, чтобы обеспечить их переменную "малку в разных сечениях крыла. Обычно в большинстве крыльев стрингеры ставят на равном расстоянии

друг от друга. Расстояние определяется потребными несущими свой­ствами панели. Из соображения технологии сборки стрингеры выгоднее располагать параллельно одному из лонжеронов (чаще это бывает задний лонжерон или стенка). По размаху стрингеры выполняют из целых профилей, разъемы осуществляют только у усиленных нервюр и в случаях излома продольного набора.

Вывод: из условия обеспечения ресурса, панели изготавливают из стандартного листа из условия обеспечения минимальной массы и невозможности обработки фрезерованием толщины менее 3мм. Форма поперечного сечения стрингеров - как показано на рисунке 10,а. (Бульбообразный уголок.)