Лонжеронный фюзеляж

Продольный набор лонжеронного фюзеляжа (рис.12) состоит из четырех мощных лонжеронов и относительно небольшого числа стрингеров, имеющих очень малую площадь поперечного сечения. К поперечному набору относятся шпангоуты. Каркас покрывается сравнительно тонкой жесткой обшивкой.

Основными силовыми элементами такого фюзеляжа являются четыре мощных лонжерона, которые практически воспринимают весь изгибающий момент. Слабый набор стрингеров служит главным образом для подкрепления обшивки. Относительно тонкая обшивка воспринимает крутящий момент и перерезывающую силу.

Лонжеронный фюзеляж Стрингерный фюзеляж Бесстрингерный фюзеляж

(поперечное сечение) (поперечное сечение)

Рис.12 Рис.13 Рис.14

Стрингерный фюзеляж

Мощный стрингерный набор совместно с обшивкой (рис.13) воспринимает изгибающий момент фюзеляжа.

Доля изгибающего момента, воспринимаемая обшивкой, зависит от толщины обшивки и от частоты стрингерного набора. Чем толще обшивка и чем меньше расстояние между стрингерами, тем большее участие в работе на изгиб принимает обшивка. Крутящий момент и перерезывающая сила воспринимаются обшивкой. Таким образом, в обшивке стрингерного фюзеляжа возникают не только касательные, но и нормальные напряжения. Шпангоуты в стрингерном фюзеляже устанавливаются чаще, чем в лонжеронном. Частая установка шпангоутов улучшает работу стрингеров и обшивки при сжатии.

Бесстрингерный фюзеляж

Бесстрингерный фюзеляж (рис.14) представляет собой конструкцию, состоящую из сравнительно толстой обшивки или слоистой обшивки с заполнителем, подкрепленной только шпангоутами.

В таком фюзеляже все нагрузки воспринимает обшивка, и в ней при этом возникают и нормальные, и касательные напряжения. В местах выреза обшивки и в местах приложения сосредоточенных нагрузок в таких фюзеляжах устанавливаются стрингеры и другие усиливающие элементы.

Сравнительная характеристика различных типов балочных фюзеляжей

Наиболее выгодным в весовом отношении мог бы быть бесстрингерный фюзеляж с обшивкой переменной толщины. Его конструкция обладает высокой живучестью, позволяет рационально использовать внутренний объем. Однако многочисленные вырезы в обшивке, необходимость передачи на нее сосредоточенных усилий от других агрегатов самолета требуют местных усилений в виде накладок и окантовок профилями.

Масса этих усилений на бесстрингерном фюзеляже при большом числе различных вырезов становится настолько большой, что в весовом отношении эта схема становится менее выгодной, чем стрингерная или лонжеронная.

Если фюзеляж имеет очень большие вырезы, то наиболее выгодной может оказаться лонжеронная схема. В таком фюзеляже обшивка тонкая и поэтому проще производить подкрепление больших вырезов, при этом весовые затраты будут меньше.

При наличии в конструкции большого числа не очень крупных вырезов наиболее выгодным в весовом отношении является стрингерный фюзеляж. Наличие частого стрингерного набора позволяет облегчить работу обшивки, проще осуществить подкрепление вырезов. Вот почему эта схема получила в настоящее время широкое распространение, особенно для тяжелых самолетов.

Очень часто применяются балочные фюзеляжи комбинированной схемы, например, лонжеронный фюзеляж в передней части, где имеются очень большие вырезы (фонарь кабины, различные люки) и расположены стыковые узлы крыла, и стрингерный – в хвостовой части.