50. Фюзеляж самолета. Геометрические характеристики. Нагрузки. Конструкция.
Основное назначение фюзеляжа - это размещение экипажа, оборудования, грузопассажиров в соответствии с ТТ. Часто в фюзеляже размещается двигательная установка. Фюзеляж связывает основные части самолета в единое целое: с ним соединяются крыло, оперение, передняя или хвостовая, а иногда и главные опоры шасси, и двигатели. Из многочисленных требований к фюзеляжу можно выделить четыре основные группы: аэродинамические, прочностные, компоновочные и эксплуатационные.
К основным нагрузкам фюзеляжа относятся сосредоточение силы в местах крепления крыла, оперения, шасси, массовые силы грузов и агрегатов, расположенных внутри фюзеляжа, массовые распределенные силы собственной конструкции, распределенные нагрузки от аэродинамических сил и сил избыточного давления внутри фюзеляжа (для герметичных фюзеляжей).
Фюзеляж ЛА состоит из каркаса, который включает в себя продольный набор стрингеров и поперечный набор шпангоутов, и обшивки (рис. 20).
Рис. 20. Конструкция фюзеляжа:
1 – обшивка, 2 – стрингеры, 3 – шпангоуты.
Назначение и работа этих элементов подобны назначению и работе соответствующих элементов крыла. Так же, как и крыло, фюзеляж работает под действием внешних сил на изгиб и кручение. Отличие заключается лишь в том, что в ряде случаев фюзеляж может быть загружен значительными продольными силами и силами избыточного давления.
Конструкция стрингеров и обшивки фюзеляжа аналогична конструкции этих элементов в крыле. Аналогично лонжеронам крыла в фюзеляже могут быть усиленные стрингеры.
Шпангоуты фюзеляжа также разделяются на нормальные и усиленные. Первые обеспечивают форму фюзеляжа в поперечных сечениях и увеличивают критические напряжения стрингеров и обшивки. Усиленные шпангоуты предназначены для передачи сосредоточенных сил на фюзеляж в месте крепления отдельных агрегатов и грузов самолета, кроме того, они устанавливаются на границах больших вырезов в фюзеляже.
Геометрия фюзеляжа строится относительно условно выбранной базовой линии, которую называют строительной горизонталью фюзеляжа (СГФ). В качестве параметра, устанавливающего некоторое (неполное) подобие фюзеляжей, принимают удлинение фюзеляжа:
Здесь λн, λц, λк - соответственно удлинение носовой, цилиндрической и кормовой частей фюзеляжа, определяемое соотношениями λi=liф/dэф; dэф –
эквивалентный диаметр фюзеляжа, определяемый как диаметр круга, площадь которого равна площади Sм.ф миделевого сечения фюзеляжа:
