9.3 Выбор конструктивно-силовой схемы

Конструктивно-силовая схема определяет пути и способы передачи и уравновешивания действующих на конструкцию сил. Она определяет типы и взаимное расположение его основных силовых элементов.

При разработке конструктивно-силовой схемы агрегата следует руководствоваться общей теорией проектирования силовых конструкций, представляющих собой тонкостенную подкрепленную оболочку.

Должны учитываться следующие практические рекомендации:

– Взаимное уравновешивание сил должно производиться возможно меньшими усилиями в элементах конструкции по кратчайшим путям, обеспечивая минимальный силовой вес;

– Следует максимально использовать строительную высоту элементов для передачи изгибающих моментов;

– Крутящие моменты передавать тонкостенными замкнутыми конструкциями с максимально возможной площадью;

– Следует стремиться к слиянию силовых элементов с обшивкой и использованию обшивки для передачи сил. Это приводит к взаимному повышению устойчивости силовых элементов и обшивки, а так же более полному использованию строительных высот и площадей замкнутых контуров;

– Следует стремиться к минимальному нарушению плавности силового потока различными концентраторами (вырезы, отверстия, острые углы, резкие изменения сечений и т.д.), увеличивающими вес и снижающими надежность и живучесть конструкции;

– Все сосредоточенные силы следует воспринимать элементами, направленными по линии действия, и распределять их на тонкостенные элементы обшивки и каркаса;

– Силовая схема должна обеспечивать применение наиболее простых и рациональных технологических методов изготовления деталей и узлов конструкции из выбранных материалов.

В настоящее время существуют три типа конструктивно-силовых схем авиационных конструкций киля:

– лонжеронная;

– кессонная;

– моноблочная.

Для проектируемого киля выбираю лонжеронную схему. В такой схеме изгибающий момент воспринимается продольным силовым набором: поясами лонжеронов и стрингерами. Продольный набор работает на растяжение и сжатие. Поперечная сила воспринимается стенками лонжеронов, работающими на сдвиг. Крутящий момент воспринимается замкнутым контуром, образованным верхней и нижней панелями и стенками лонжеронов.

Продольный набор киля составляют лонжероны и стрингера, прикрепленные к обшивке. Поперечный набор составляют силовые и типовые нервюры.

Выбираем положение основных конструктивно-силовых элементов киля: передний лонжерон располагаем на расстоянии 18% от длины носка профиля по хорде киля, задний лонжерон располагаем на расстоянии 60% от носка профиля по хорде киля.

Лонжероны консольной части киля являются основными продольными элементами силового набора, воспринимающими часть изгибающего момента и перерезывающую силу. Оба лонжерона балочного типа, состоят из поясов, стенок и стоек.

Нервюры являются элементами поперечного набора консольной части киля. Нервюры подразделяются на силовые и типовые.

Нервюры располагаем перпендикулярно заднему лонжерону (за исключением корневой и концевой нервюр). Шаг нервюр 360 мм. Крепление нервюр к лонжеронам осуществляется с помощью болтов.

Силовые нервюры размещены там, где имеются сосредоточенные силы: в местах стыка киля с фюзеляжем, в местах расположения кронштейнов крепления руля направления. Типовые нервюры – балочной конструкции

Шаг стрингеров выбираем 150 мм. Стрингеры располагаем параллельно заднему лонжерону.