6. Выбор и обоснование конструктивно-силовой схемы крыла.

Выбор конструктивно-силовой схемы крыла определяется:

- компоновкой крыла - наличием в обшивке люков для обслуживания расположенных в крыле агрегатов оборудования, наличием внутри крыла баков для топлива, ниш для уборки шасси и т.п.;

- компоновкой фюзеляжа - наличием достаточных объемов для центральной части крыла в фюзеляже; - требованиями жесткости.

Для приближенного выбора конструктивно-силовой схемы крыла можно воспользоваться двумя критериями.

Во-первых, это понятие условного лонжерона. Ширина пояса указанного лонжерона составляет 0,6 хорды крыла в расчетном сечении. В качестве такого сечения принимают корневую хорду b_о. В этом случае толщину пояса условного лонжерона определяют по формуле:

,

где р₀ – удельная нагрузка на крыло при взлете, Н/м²;

S – площадь крыла, м²;

z_a – координата средней аэродинамической хорды крыла по его размаху (от продольной оси), м;

т - масса груза, расположенного на крыле, кг;

g - ускорение свободного падения, 9,8 м/с²;

z_i- координата центра масс груза, расположенного на крыле, от продольной оси самолета по размаху крыла, м;

n_р - коэффициент расчетной перегрузки;

т_кр - масса крыла, кг;

- относительная толщина профиля крыла;

b - корневая хорда крыла, м;

σ_р- разрушающее напряжение материала пояса лонжерона, σ_р=0,8 σ_в.

Если в результате расчета значение толщины пояса условного лонжерона δ_у будет меньше 3 мм, то обшивка крыла будет тонкой. При этом ее критические напряжения потери устойчивости будут низкими (в зоне сжатия). Материала недостаточно, чтобы сформировать обшивку со стрингерами, которые подкрепляют обшивку и повышают ее критические напряжения. В таком случае более рациональным будет лонжеронное крыло. В таком крыле изгибающий момент в основном воспринимается поясами лонжеронов.

Если δ_у больше 3 мм, то обшивку крыла можно сделать довольно толстой и с высокими критическими напряжениями потери устойчивости. В таком случае в массовом (весовом) отношении выгодно применять моноблочное или кессонное крыло.

Во-вторых, конструктивно-силовую схему крыла можно выбрать по критерию интенсивности моментной нагрузки, действующей на него. Интенсивность моментной нагрузки для корневого сечения крыла определяют по формуле

где М - изгибающий момент, Нм; Н - расчетная высота профиля сечения крыла, м; Н = 0,8 Н_тах, Н_тах - максимальная высота профиля сечения крыла в корневой части, м.

Если размер интенсивности моментной нагрузки не превышает 10... 15 МПа, то более выгодным в массовом отношении оказывается лонжеронное крыло.

Если же отношение М/Н³ больше 10... 15 МПа, преимущество будет иметь моноблочное или кессонное крыло.

Приведенное не означает, что обязательно надо принять к исполнению конструктивно-силовую схему, целесообразность которой определена указанными расчетами. Следует учитывать еще и требования аэродинамики, надежности, технологии, эксплуатации и т.п. Только с учетом широкого спектра требований к крылу окончательно можно принять решение относительно его конструктивно-силовой схемы.