3. Проектировочный расчет бесстрингерного отсека

Произведем проектировочные расчет отсека управления рулями, выполненного по бесстрингерной конструктивно-силовой схеме.

3.1 Температура от аэродинамического нагрева

Определяем температуру обшивки корпуса ЛА для высоты и

3.2 Выбор материала бесстрингерного отсека

В качестве материала обшивки принимаем ВТЛ-1 литейный титановый сплав со следующими физико-механическими характеристиками:

3.3 Определение расчетной нагрузки

Так как усилия сдвига незначительны, то расчет ведется на эквивалентную сжимающую нагрузку. Разрушающими являются критические напряжения потери устойчивости. При изгибе устойчивость цилиндрической обшивки на 25% выше чем при сжатии, это учитывается, введением коэффициента . Значение

Поскольку усилие сдвига незначительно, то определяющей нагрузкой в опасном сечении будет:

.

При чистом изгибе устойчивость приблизительно на 25% выше, чем при осевом сжатии.

Учтем повышение критических напряжений потери устойчивости обшивки путем введения поправочного коэффициента :

.

Следовательно,

.

3.4 Определение потребной толщины обшивки

Проектировочный расчет ведется по следующим условиям:

1. При эксплуатационных нагрузках действующие напряжения не должны превышать предел текучести материала обшивки:

.

2. При расчетных нагрузках расчетные нагрузки не должны превышать критические напряжения потери устойчивости цилиндрической оболочки:

Определим значение критического радиуса и толщины цилиндрической оболочки:

;

.

Поскольку , то критические напряжения потери устойчивости не превышают предел текучести материала обшивки.

Определим толщину обшивки бесстрингерного отсека:

.

Принимаем .

Определим критические напряжения потери устойчивости обшивки:

Проверочный расчет стрингерного отсека выполним по следующим условиям:

1. По текучести:

.

2. По устойчивости:

.

3.5 Определение погонной массы бесстрингерного отсека

Погонная масса отсека определяется по следующей формуле:

.

3.6 Проектировочный расчет соединения отсеков ла

Поскольку диаметр отсека управления рулями в качестве соединения этого отсека с отсеком РДТТ принимаем фланцевое соединение.

Рисунок 3.1 – Фланцевое соединение

Определим расчетные нагрузки, действующие на корпус в районе фланцевого соединения:

Материал шпилек Сталь 45 со следующими характеристиками:

.

Коэффициент податливости стыка .

Размеры фланца и количество крепежных элементов принимаем приближенно на основании статистических данных.

Количество крепежных элементов (шпилек):

.

Внутренний диаметр шпангоута:

.

Площадь поперечного сечения шпангоута:

Радиус окружности, на которой расположены болты:

.

Положение оси раскрытия стыка:

Определим момент инерции поперечного сечения стыка:

Определяем площадь поперечного сечения крепежного элемента:

Поскольку винты расположены равномерно, то:

Следовательно,

.

Отсюда:

Определим потребный диаметр крепежного элемента:

.

Принимаем .

Определим площадь крепежного элемента:

.

Минимальное напряжение в стыке от внешней нагрузки:

.

Необходимая величина напряжений предварительной затяжки крепежного элемента: .

Напряжения в стыке от затяжки болтов:

.

Запишем условие нераскрытия стыка:

.

Условие выполняется.