3.8. Стреловидные крылья
Стреловидность крыла используется для уменьшения волнового сопротивления на околозвуковых и сверхзвуковых скоростях полета.
А)
Б)
Рис. 3.38.Силовые схемы стреловидных крыльев А); Б)
Особенности силовой работы стреловидных крыльев при передаче нагрузок связаны с конструкцией их корневых частей, непосредственно прилегающих к фюзеляжу (участки 1-2-3) (Рис.3.38 а) – ж)). За пределами этих участков, в направлении к концам крыла, конструкция и силовая работа стреловидных крыльев практически не отличается от крыльев прямых.
Нервюры в стреловидных крыльях могут располагаться по потоку или перпендикулярно к одному из лонжеронов, к оси жесткости или просто к средней линии крыла. С точки зрения силовой работы крыла это безразлично. Расположение нервюр по потоку дает некоторые аэродинамические преимущества, но сильно усложняет их конструкцию, увеличивает массу за счет большей длины и снижает критические напряжения обшивки за счет увеличения длины диагонали элемента обшивки между нервюрами и стрингерами. Поэтому чаще нервюры располагают перпендикулярно к одному из лонжеронов. Различают стреловидные крылья с переломом осей продольных элементов по борту фюзеляжа (схемы а,б,ж) и с переломом в плоскости симметрии самолета, а также крылья без перелома осей силовых элементов - крылья с внутренней подкосной балкой (схема в). Особенность силовой работы корневой части стреловидного крыла выражается в следующем:
при переломе осей продольных элементов у борта фюзеляжа необходимо устанавливать силовую нервюру-балку 1-2 (Рис. 3.38. а,б,ж);
для передачи крутящего момента необходима постановка силовой нервюры 2-4 (Рис. 3.38. г);
в корневой части крыла происходит перераспределение усилий из-за большой податливости переднего лонжерона и участка силовой панели в зоне этого лонжерона, в результате чего передний лонжерон и панель в его зоне разгружаются, а задний лонжерон и прилегающий участок силовой панели - догружаются (Рис. 3.38. г);
при переломе осей продольных элементов в плоскости симметрии самолета необходимо устанавливать силовую нервюру-стенку для восприятия сдвиговых потоков в этой плоскости от неуравновешенной составляющей изгибающих моментов левой и правой частей крыла;
в схеме с внутренней подкосной балкой отпадает необходимость в бортовой усиленной нервюре 1-2 , а в точке 1 можно использовать шарнирный стыковой узел, что обеспечивает разгрузку лонжерона на участке 1-3 (Рис. 3.38. в).
3.9. Треугольные крылья
У треугольных крыльев за счет использования малых относительных толщин и малого удлинения можно до минимума свести волновое сопротивление, что особенно важно для сверхзвуковых скоростей полета. В то же время, большие хорды в корневой части крыла обеспечивают получение в этой зоне больших строительных высот, что уменьшает массу конструкции и дает большие объемы для размещения топлива и другой полезной нагрузки. Треугольные крылья обладают большой жесткостью и менее подвержены явлениям аэроупругости. С другой стороны, большая стреловидность по передней кромке и малый размах этих крыльев уменьшают его несущую способность и снижают эффективность механизации, что отрицательно сказывается на взлетно-посадочных характеристиках самолета. Наиболее распространенные конструктивно- силовые схемы треугольных крыльев(Рис. 3.39. а) – д):
многолонжеронное крыло с лонжеронами, перпендикулярными плоскости симметрии самолета (а);
однолонжеронное крыло с дополнительными стенками (б);
многолонжеронное крыло с лонжеронами, расположенными по образующим крыла (в);
кессонное крыло с вспомогательными стенками (г);
лонжеронное крыло с подкосной балкой (д).
Рис. 3.39. Силовые схемы треугольных крыльев
Особенности силовой работы треугольных крыльев заключаются в следующем. Лонжероны, силовые панели, стенки, поставленные перпендикулярно плоскости симметрии самолета, обеспечивают наименьшую массу конструкции за счет передачи нагрузки с крыла на фюзеляж по кратчайшему пути. Однако в технологическом отношении такая схема сложна, т.к. пояса лонжеронов, отбортовки продольных стенок в этом случае криволинейны и имеют переменные по размаху малки. Расположение лонжеронов по образующим линиям крыла обеспечивает прямолинейность и постоянство малок указанных элементов по размаху, что значительно упрощает их изготовление, но масса крыла такой схемы увеличивается за счет большей длины лонжеронов и необходимости постановки силовой бортовой нервюры. Схема с подкосной балкой обеспечивает конструктивную простоту создания в крыле ниши для размещения стойки шасси.