4. Проектировочный расчет соединений конструктивных элементов лонжерона крыла

   1. Соединение стенки с ребром пояса.

Обычно пояса лонжеронов соединяют со стенками и обшивкой с помощью заклепок болтов или болт-заклёпок. Величину усилия, действующего на один крепежный элемент (КЭ) по одной плоскости среза, определяем из условия равновесия участка стенки в зоне стыка с поясом (Рисунок 11) по следующему выражению:

,

(24)

где	– коэффициент неравномерности распределения касательных напряжений в стенке, принимаемый равным 1,1;
	– шаг крепежных элементов в ряду;
	– число рядов крепежных элементов.

Рисунок 11 – Расчетная схема соединения пояса со стенкой лонжерона

Поскольку – величины известные, то, задаваясь шагом заклепок t₁ и числом рядов заклепок по выражению (24), следует определить усилие, действующее на один крепёжный элемент, и по таблицам [2, П.9] подобрать тип, материал и диаметр крепежа. При назначении шага t₁ необходимо принимать одно из стандартных значений: 12,5; 15; 17,5; 20; 25; 30; 35; 40 мм, но таким образом, чтобы:

.

(25)

При расположении КЭ с шагом, меньшим , может нарушиться статическая прочность стенки по перемычкам между крепежными элементами, а при шаге, большем , диаметр КЭ будет чрезмерно большим, и стык будет иметь избыточную массу из-за увеличения перемычек и шага между рядами. Шаг между рядами t₂ выбираем из условия обеспечения статической прочности стенки по перемычкам между отверстиями крепежных элементов. Если крепежные элементы расположены в шахматном порядке, должно соблюдаться условие:

.

(26)

При соблюдении условия (26) минимальный потребный шаг между рядами крепежных элементов получается примерно равным . В конструкциях лонжеронов существующих самолетов эта величина несколько выше и находится в диапазоне .

После определения всех параметров шва необходимо расположить крепёжные элементы на участке между подкрепляющими стойками таким образом, чтобы шов был максимально равномерным геометрически. С этой целью, возможно, понадобится несколько изменить шаг заклепок, однако, чтобы не нарушить статическую прочность шва, шаг можно изменять только в сторону уменьшения.

Когда известен диаметр крепёжных элементов в соединении пояса со стенкой лонжерона, необходимо определить геометрические параметры рёбер для крепления стенки к поясу лонжерона крыла.

Потребную ширину ребра для однорядного соединения определяют по формуле:

.

(27)

Потребную ширину ребра для многорядного соединения определяют по формуле:

.

(28)

Минимальная толщина ребра определяется с учётом прочностных, жесткостных и технологических ограничений [2]:

(29)

где	– толщина стенки лонжерона;
	– предел прочности стенки лонжерона;
	– предел прочности материала пояса лонжерона.