2.2 Оценка конструктивной схемы фюзеляжа

На основе анализа конструкций фюзеляжей различных типов представляется возможным дать их сравнительную оценку с точки зрения аэродинамики, прочности и жесткости, живучести и использования внутренних объемов.

Аэродинамика балочного фюзеляжа в наибольшей степени удовлетворяет современным требованиям. Жесткая обшивка обеспечивает балочному фюзеляжу гладкую и неизменяющуюся в полете поверхность.

Прочность и жесткость у балочных фюзеляжей обеспечиваются теми же элементами, которые создают и обтекаемую форму, т. е. материал конструкции используется рационально. В результате этого балочная конструкция обладает малым весом.

Живучесть конструкции балочного фюзеляжа не нарушается даже при многочисленных пробоинах в обшивке и при местных поломках.

Использование внутренних объемов у балочных фюзеляжей осуществляется наиболее эффективно, в то время как наличие поперечных элементов в ферменных фюзеляжах не дает возможности рационально использовать внутренние объемы.

2.3 Применяемые материалы

Вся конструкция агрегата изготавливается из алюминиевого сплава: обшивка из материала Д16АТ, шпангоуты и стрингеры из материала Д16Т.

2.4 Конструкция элементов балочного фюзеляжа стрингерного типа

2.4.1 Шпангоуты

Поперечный набор каркаса фюзеляжа составляют шпангоуты – нормальные и усиленные. Они представляют собой замкнутые рамы кольцевой формы. На стадии разработки приводим формы шпангоутов к круглой для упрощения их проектирования и расчёта.

Нормальные шпангоуты

Нормальные шпангоуты выполнены из прессованных дуралюминовых профилей, согнутых по форме сечения фюзеляжа.

Основное назначение нормальных шпангоутов состоит в восприятии местной аэродинамической нагрузки и обеспечении соответствующей опоры для обшивки. Внешняя нагрузка, действующая на шпангоут, невелика, поэтому строительная высота шпангоута получается небольшой — достаточной, чтобы воспринять приходящиеся на него нагрузки, и вместе с тем не препятствовать свободному использованию внутреннего объема фюзеляжа.

Усиленные шпангоуты

Усиленные шпангоуты устанавливаются в местах разъёма и стыковки других агрегатов с фюзеляжем: в местах соединения средней и задней части фюзеляжа, в местах крепления силовой установки .

Предназначены усиленные шпангоуты главным образом для восприятия сосредоточенных сил и моментов и передачи их на обшивку.

По конструктивным признакам шпангоуты можно разделить на ферменные и рамные. Для конструирования я выбираю нормальный рамный шпангоут и усиленный рамный шпангоут.

Усиленный рамный шпангоут имеет более сложное поперечное сечение. Внешний и внутренний обводы шпангоута изготовлены из прессованных профилей и соединены между собой стенкой.

2.4.2 Стрингеры

По конструктивному выполнению стрингеры могут быть простыми, т.е. состоящими в сечении из одного конструктивного элемента, или составными, состоящими из нескольких элементов.

Стрингеры воспринимают совместно с обшивкой нормальные силы при изгибе и, как правило, проходят по всей длине фюзеляжа. Исключение составляют вспомогательные стрингеры, которые устанавливаются лишь на небольших по длине участках фюзеляжа. Вспомогательные стрингеры служат для местного подкрепления обшивки и для других вспомогательных целей: окантовки различных вырезов, окон, люков и т.п.

Простые стрингеры представляют собой, как правило, стандартные прессованные и, реже, гнутые профили. Для уменьшения массы площадь поперечного сечения профилей по длине может делаться переменной путем фрезерования. На рис.4 изображены наиболее употребительные сечения прессованных и гнутых профилей, применяемых для изготовления стрингеров.

Рисунок 4 – Типовые сечения стрингеров фюзеляжа: а –прессованные профили; б – гнутые профили

Обычно сложный стрингер склепывается из двух, реже трех профилей (рис.5). Это позволяет усилить стрингер в нужных сечениях и благодаря этому отказаться от фрезерования. Иногда применение составного стрингера вызывается технологическими соображениями.

Рисунок 5 – Сечения сложных стрингеров фюзеляжа