Конструкция поперечных силовых элементов стабилизатора
На данном этапе конструирования предстоит уточнить форму (в т.ч., поперечного сечения) нормальных и усиленных нервюр, стыковочных нервюр (нервюр, служащих для конструктивного оформления стыка обшивок и стрингеров), а так же, траверс (нервюр, установленных перпендикулярно оси вращения стабилизатора и служащих для установки подшипников).
Как известно, нервюры (нормальные и усиленные) в конструкции несущих поверхностей испытывают изгиб. При этом в общем случае возможно применение балочных и ферменных нервюр. Однако согласно выводам [Гребеньков, стр. 75], применять ферменные нервюры в конструкциях несущих поверхностей с малой строительной высотой нецелесообразно. Поэтому в конструкцию принимаются балочные нервюры. Форма поперечного сечения выбирается практически из тех же соображений, что и форма сечения лонжерона, что обусловлено сходством вида нагружения (изгиб). Таким образом, наиболее рациональными формами поперечных сечений нервюр (с точки зрения прочности) являются те, что показаны на рисунке 11. С другой стороны, наиболее технологичной для нервюры является форма швеллера, позволяющая изготавливать их из листа. Кроме того, нервюра воспринимает сжимающие усилия, возникающие от изгиба крыла, вследствие чего, в стенке нервюры может иметь место потеря устойчивости. Для предотвращения этого явления на стенке нервюры предусматриваются вертикальные рифты. Для обеспечения возможности «прохождения» стрингеров на НОРМАЛЬНЫХ нервюрах предусматриваются стрингерные вырезы (тип 4) по ОСТ 1 03948 – 79. Типоразмер стрингерных вырезов будет определен в последующем, т.к. зависит от номера профиля стрингера. Для соединения нервюры и стрингеров, на них предусматривается кница, выполненная за счет стрингерного выреза. Примерный вид нормальной нервюры показан на рисунке 18. К классу нормальных нервюр так же можно отнести траверсу 2 (см. рисунок 10).
Рисунок 18 – Конструкция нормальной нервюры
Носовые и хвостовые части нормальных нервюр имеют ту же форму, что и межлонжеронные части. В отличие от последних, они не имеют стрингерных вырезов и рифтов.
Усиленные нервюры отличаются от нормальных тем, что воспринимают дополнительно значительные сосредоточенные нагрузки. Усиленными в данной конструкции являются бортовая нервюра (нервюра 1б, рисунок 10), собирающая потоки нагрузок с лонжеронов и передающая их на ось, нервюра 1а (согласно рисунку 10), воспринимающая дополнительную нагрузку от прикрепляемой к ней траверсы 1. В свою очередь, траверса 1 так же может быть отнесена к классу усиленных нервюр, поскольку в ней устанавливается подшипник оси, что обусловливает действие на нее сосредоточенной силы.
В общем, конструкция усиленной нервюры схожа с конструкцией нормальной нервюры. Она так же должна иметь пояса для восприятия изгиба, стенку для восприятия поперечной силы и подкрепляющие элементы – стойки (у нормальной нервюры вместо стоек предусмотрены рифты). Кроме того должен быть предусмотрен элемент (кронштейн, фитинг) для крепления элемента, создающего дополнительную нагрузку, и передачи этой нагрузки.
Для бортовой нервюры предусматривается форма поперечного сечения – швеллер: данная нервюра является замыкающим элементом конструкции стабилизатора и должна со стороны фюзеляжа иметь плоскую стенку. Поэтому элементы должны выступать внутрь конструкции стабилизатора. Для установки подшипника оси в стенке нервюры предусматривается бобышка с отверстием. Для возможности управления стабилизатором на этой нервюре предусматривается рычаг7. Конструкция бортовой нервюры показана на рисунке 19.
Рисунок 19 – Конструкция бортовой нервюры
Нервюра 1а имеет мощную силовую конструкцию лишь в зоне межлонжеронной коробки – там, где к ней закрепляется траверса 1, создающая дополнительную нагрузку на нее. На этом участке ее конструкция аналогична конструкции бортовой нервюры с той разницей, что форма поперечного сечения здесь двутавровая. Это связано с тем, что на данной нервюре происходит перестыковка обшивок (см. рисунок 10). Кроме того, на нервюре предусматривается дополнительный узел крепления траверсы, который будет описан ниже8. В месте носика и хвостика профиля устанавливаются нормальные нервюры.
Траверса 1 так же имеет схожую с нервюрой 1б конструкцию. Аналогично последней, в ней имеется бобышка с отверстием для установки подшипника, стойки, стенки и пояса. Форма сечения – швеллер. Узлы ее крепления к лонжеронам будут рассмотрены ниже. Примерный вид конструкции показан на рисунке 20.
Рисунок 20 – Общая конструкция траверсы 1
Траверса 2 по своей конструкции схожа с нормальной нервюрой. Для прохождения оси поворота в ней предусмотрено отверстие.
В конструкции так же присутствуют специальные нервюры, предназначенные для стыковки обшивок разной толщины. Эти нервюры относятся к классу нормальных нервюр (т. е, не испытывают сосредоточенных нагрузок). Однако конструкция нервюры имеет некоторые отличия. Во-первых, сечение нервюры имеет форму двутавра, что обусловлено необходимостью иметь возможность крепления обшивки с двух сторон от стенки. Во-вторых, пояс нервюры имеет не постоянную толщину, а переменную (ступенчато), что необходимо для обеспечения непрерывности теоретического контура. В-третьих, нервюра не имеет стрингерных вырезов, поэтому стрингерный набор так же должен перестыковываться на этой нервюре (см. рисунок 17).