4.4. Трещина обшивки хвостовой балки вертолета

При появлении трещин допустимой величины концы их засверливаются сверлом диаметром 2…3 мм для снятия концентрации напряжений и устанавливается усиливающая накладка (рис. 18). Усиливающая накладка устанавливается с внутренней стороны обшивки и соединяется с обшивкой заклепками с потайной головкой. При наличии кривизны хвостовой балки вертолета соответствующая кривизна придается и усиливающей накладке методом подгонки до достижения равномерного прилегания к обшивке.

Толщина усиливающей накладки, диаметр и число заклепок определяются из условия равнопрочности. Если глубина повреждений выходит за пределы, указанные в табл. 3.1 [ 2 ], то обшивка также усиливается установкой накладки.

Рис. 18. Типовой ремонт обшивки при наличии трещин:

1 - обшивка; 2 - усиливающая накладка; 3 - трещина;

4 - засверловка; 5 - заклепка

4.5. Повреждение обшивки, связанное с местной потерей устойчивости ("хлопун"), на боковой поверхности мотогондолы самолета

В качестве примера рассмотрим «хлопун» на левой стороне мотогондолы между шпангоутами №23 и №24 слева по полету. Неисправность была обнаружена визуально при выполнении работ по форме Ф-2 на самолете Ан-24 РВ. Геометрические размеры неисправности: длина L = 200 мм, ширина В = 23…24 мм. Причина неисправности - неправильная подгонка материала обшивки при капитальном ремонте самолета. Зона расположения неисправности показана на рис. 19.

Рис. 19. Расположение "хлопуна" на боковой поверхности мотогондолы

В курсовой работе следует привести и другие причины возникновения такого рода неисправности и указать степень ее опасности в процессе летной эксплуатации. При выполнении курсовой работы не должно быть полного повторения рассмотренного примера. Характерные элементы воздушных судов, в наибольшей степени подверженные таким неисправностям, указаны в [ 2 ].

Для устранения «хлопуна» с внутренней стороны обшивки по максимальной его длине устанавливается усиливающая накладка в виде профилей или угольников (рис. 20).

Работы по устранению неисправности начинаются с осмотра места неисправности. При нарушении лакокрасочного покрытия (ЛКП) оно удаляется салфеткой, смоченной в растворителе. Место неисправности зачищается мелкой наждачной шкуркой. В процессе работы необходимо обеспечить подход к неисправному участку с обратной стороны обшивки.

Для установки заклепки, скрепляющей обшивку, шпангоут №23 и усиливающую накладку, удаляется заклепка на оси симметрии неисправного участка (рис. 20) путем раскернивания центра головки заклепки и сквозным просверливанием заклепки сверлом с диаметром, равным половине диаметра заклепки. Далее с обратной стороны в отверстие вставляется выколотка и удаляется заклепка.

Рис. 20. Эскиз отремонтированного "хлопуна":

1- накладка; 2 - обшивка; 3,5 - шпангоуты № 23 и № 24; 4 - заклепки

Накладка изготавливается из материала Д16АТ в соответствии с размерами, принятыми на эскизе отремонтированного изделия (рис. 21).

Рис. 21. К расчету площади сечения усиливающей накладки

Для придания большей жесткости усиливающей накладке боковые стенки надрезаются и отгибаются на оправке под углом 90^о. Количество заклепок и их шаг определяются по результатам расчета на равнопрочность.

Расчет на равнопрочность выполняется в такой последовательности:

исходные данные:

• длина и ширина неисправного участка обшивки L = 0,2 м, В = 0,023 м соответственно,

• материал обшивки - Д16 А ( σ_в = 432ּ10 ⁶ Н / м ² ),

• толщина обшивки δ = 8ּ10 ^{- 4} м ;

• площадь сечения ремонтируемого участка обшивки

F₁ = Вּδ = 2,3ּ10 ^-3 ּ8ּ10 ^{- 4} = 18,4ּ10 ^-6 (м ² );

• ориентировочное усилие на разрыв ремонтируемого участка:

Р_о = σ_вּ F₁ = 432ּ10 ⁶ּ18,4ּ10 ^-6 = 7948,8 (Н);

условие равнопрочности: Р₀ = Р_н = Р _{Ср. з} = 7948,8 ,

где

Р_н - ориентировочное усилие разрушения на разрыв накладки,

Р _{Ср. з} - усилие среза заклепок;

• ориентировочная потребная площадь накладки:

F_1Н = Р_О / σ_вн = 7948,8 / 432ּ10 ⁶ = 18,4ּ10 ^-6 (м ² );

• площадь накладки без ослабления отверстием под заклепку:

F_1Н = 2 ּ (F₁^* + F₂^* ) + F₃^* (см. рис. 11)

F₁^* = 3,2ּ10 ^-3ּ8 ּ10 ^{- 4} = 256ּ10 ^-8 (м ² );

F₂^* = 0,5 (πּ2,4ּ10 ^-3 )ּ8ּ10 ^{- 4} = 301,4ּ10 ^{- 8} (м ² );

F₃^* = 104ּ10 ^{- 4} ּ8ּ10 ^{- 4} = 832ּ10 ^{- 8} (м ²);

F_1Н = 2 ּ (256 +301,4 + 832) ּ10 ^{- 8} = 2778ּ10 ^{- 8} = 27,78ּ10 ^{- 6} (м ² );

• определение диаметра заклепок:

d = 2ּ√S , где S = δ_о + δ_н = 0,8 + 0,8 = 1,6 (мм);

d = 2,53 (принимается ближайшее значение - 2,6);

• определение площадей ослабления сечения обшивки и накладки отверстиями под заклепки при однорядном расположении заклепок:

δ_оּ d = 0,8ּ10 ^{- 4}ּ2,6 ּ10 ^{- 2} = 2,08ּ10 ^{- 6} (м ² );

δ_нּ d = 0,8ּ10 ^{- 4}ּ2,6 ּ10 ^{- 2} = 2,08ּ10 ^{- 6}

• определение площади опасного сечения обшивки:

F₁ - δ_оּ d = 18,4ּ10 ^-6 - 2,08ּ10 ^{- 6} = 16,32 ּ10 ^{- 6} (м ² );

• определение площади опасного сечения накладки:

F₁ н - δ_нּd = 27,78ּ10 ^{- 6} - 2,08ּ10 ^{- 6} м ² = 25,7ּ10 ^{- 6} (м ² );

• определение разрушающего усилия обшивки в опасном сечении:

Р_о = σ_вּ( F₁ н - δ_нּd ) = 432ּ10 ^{- 6} ּ16,32 ּ10 ^{- 6} = 7050,2 (Н);

• определение разрушающего усилия накладки в опасном сечении:

Р_Н = σ_в(F₁ н - δ_нּd) = 432ּ10 ^{- 6} ּ25,7ּ10 ^{- 6} = 11102,4 (Н);

• определение запаса прочности:

η = Р_Н / Ро = 11102,4 / 7050,2 = 1,57;

• определение числа заклепок:

Р_Н = Р_Ср.з. ; Р_Ср.з. = F _Ср.з.τ_Ср.зּn ; Р_Н = σ_вּF_Н; F _Ср.з = π ּd ² / 4;

Τ_Ср.з = 186ּ10 ⁶ Па; n = σ_вּ F_Н / F _Ср.зּ τ_Ср.з;

n = 432ּ10 ⁶ ּ25,7ּ10 ^{- 6} / 5,31ּ10 ^{- 6} ּ186ּ10 ⁶ = 11,24

Принимается ближайшее большее целое значение и увеличивается на 20 % с учетом неравномерности распределения усилий в заклепочном соединении, а окончательно получается n = 16.

Размещая крайние заклепки на расстоянии 10 мм от концов накладки, получаем шаг заклепочного соединения t = 12 мм, что удовлетворяет условию t _min = 4d.