1. Концепции и принципы проектирования агрегатов самолетов и вертолетов

Для того чтобы рационально спроектировать тот или иной элемент конструкции, необходимо четко представлять себе его место в общей конструктивно-силовой схеме и долю участия в работе конструкции, т. е. от какого элемента он воспринимает и на какой передаст заданную нагрузку. Существует ряд положений, обязательных при проектировании наивыгоднейших конструкций.

Рис 2.1. передача силы кратчайшим путем Рис.2.2 Сочленение элементов узла а) неверное; б) верное

1. Чтобы конструкция имела наименьшую массу, необходимо при проектировании предусмотреть передачу силы по кратчай­шему пути и по возможности по прямой. В качестве примера передача силы из точки А в точку В (рис. 2.1). При использовании для передачи силы стержня АВ, работающего на растяжение, мы получаем конструк­цию минимальной массы (см. рис. 2.1, а). В конструкции, пред­ставленной на рис. 2.1, б. из-за помехи появляется дополнитель­ный элемент DC, работающий на изгиб. Масса этой конструкции будет больше. Т.к. при растяжении и чистом сжатии эпюра нормальных напряжений по сечению равномерная и стержень работает с полной загрузкой до σ_в. При изгибе наи­большие напряжении испытывают крайние волокна, наиболее удаленные от нейтральной оси. Все остальные элементы сечения недогружены, в результате масса конструкции получается больше.

Характерным примером неправильного конструктивного реше­ния является узел фермы, показанный на рис. 2.2, а. Силы, на­правленные по оси стержней фермы, будут уравновешиваться в случае пересечения их в точке О (рис. 2.2, б). При наличии эксцентриситета а на пояс фермы дополнительно действует изги­бающий момент, который может вызывать его преждевременное разрушение. При передаче силы необходимо стремиться к тому, чтобы большинство длинных элементов работало на растяжение, а коротких — на сжатие.

2. Для уменьшения массы при проектировании конструкции надо стремиться к равнопрочности. Правильно спроектированная деталь (узел) должна разрушаться по всем сечениям при дости­жении действующей силой разрушающего значении. Например, у кронштейна (рис. 2.5) при достижении силой Р значения P_р, должны одновременно срезаться все болты, разорваться про­ушины по сечениям А—А, В—В и т. д.

3. При проектировании конструкции необходимо стремиться к равномерному предельному нагружению материала в сечении. Например, сечение элемента, работающего на поперечный изгиб (рис. 2.6), необходимо выполнять с максимальным удалением массы материала от нейтральной оси.

Рис. 2.5 Равнопрочный кронштейн Рис.2.6. Напряжения в балке, работающей на изгиб

4. При проектировании конструкций необходимо стремиться к тому, чтобы каждая деталь выполняла как можно больше функций. Необходимо использовать все свободные объемы. Например, кес­сон крыла на большинстве пассажирских самолетов используется одновременно как бак для топлива. В данном случае мы имеем двоимое уменьшение массы как из-за отсутствия дополнительного баки, так и благодаря разгрузке крыла весом горючего. Силовой шпангоут крепления узла кили обычно стремятся использовать также для крепления узлов или оси стабилизатора; это также позволяет уменьшить массу.

При проектировании конструкции необходимо всегда четко представлять способ ее изготовления, стремясь к использо­ванию наиболее технологичных методов: применять простейшие заготовки; назначать минимальную чистоту обработки, необходимую дли функционирования конструкции; уменьшать число деталей; не назначать чрезмерную точность изготовления там, где она не требуется по условиям работы конструкции, это значительно снизит стоимость производства.