2. Общие сведения

Крыло, ГО и ВО самолета относятся к тонкостенным конструкциям и их конструктивные решения имеют много общего. Крыло предназначе­но для создания подъемной силы ЛА, обеспечения его поперечной устойчивости и управляемости, а также служит базой для крепления различных агрегатов. Внутренние объемы крыла часто используются для размещения топлива, оборудования и различных грузов.

Оперение самолета предназначено для обеспечения его устойчи­вости, управляемости и балансировки. Обычно оно состоит из хвосто­вого ГО и ВО.

2.1. Крыло

В о время полета на консоль крыла действуют следующие внешние нагрузки (рис. 2):

распределенная аэродинамическая сила q_аэр;

распределенная сила веса конструк­ции крыла q_вес;

сосредоточенные силы от веса агре­гатов и грузов, прикрепленных к крылу: опор шасси, двигателей, подвесных топливных баков и т.д. – G_{i агр}

Под действием внешних нагрузок в конструкции крыла возникают внутренние силы и моменты: поперечная сила Q, изги­бавший момент М_изг, крутящий момент М_кр.

Конструкция крыла состоит из продольного и поперечного наборов и обшивки (рис. 3). Продольный набор расположен вдоль размаха кры­ла и состоит из лонжеронов 6, продольных стенок 4 и стрингеров 5. Здесь 1 - передняя кромка крыла, 2 - элерон, 3 - закрылок.

Поперечный набор расположен поперек размаха крыла и состоит ив нормальных и усиленных нервюр 7. Существуют конструкции крыльев, в которых отсутствуют стрингеры или нервюры, функции которых выпол­няют утолщенная обшивка, панели с сотовым заполнителем и т. п.

Лонжерон – продольная балка, состоящая из нижнего и верхнего поясов, имеющих большое поперечное сечение и стенки (рис. 4). Пояса лонжерона воспринимают изгибающий момент в виде осевых растягивающих и сжимающих усилий. Стенка лонжерона воспринимает поперечную силу и обеспечивает замыкание силового контура крыла, работающего на кручение (см. рис. 5).

Продольная стенка – балка, имеющая пояса малого поперечного сечения и поэтому не воспринимающая изгибающий момент. Продольная стенка воспринимает часть поперечной силы и обеспечивает замыкание силового контура крыла, работающего на кручение (см. рис. 5).

Стрингер – продольный элемент крыла, выполненный из профилей различного поперечного сечения, воспринимающий растягивающие или сжимающие осевые нагрузки от изгибающего момента, поперечные местные аэродинамические нагрузки и подкрепляющий обшивку, благодаря чему повышаются ее критические напряжения (см. рис. 6).

Нервюра (см. рис. 7) – поперечный элемент крыла, служит для придания заданной формы поперечному сечению (профилю) крыла, воспринимает аэродинамические нагрузки (нормальная нервюра) и сосредоточенные нагрузки (усиленная нервюра), которые передает на стенки лонжеронов 2 или продольные стенки 1. Нервюры опираются на эти стенки и являются опорами для стрингеров 3. Конструктивно нервюры выполняются в виде балки или фермы.

Обшивка совместно с подкрепляющими ее продольными и поперечными элементами обеспечивает хорошую обтекаемость поверхности крыла и воспринимает действующие на нее во время полета аэродинамические нагрузки. Совместно со стенками лонжеронов и продольными стенками она образует замкнутый контур, воспринимающий крутящий момент, а в некоторых конструкциях крыла совместно со стрингерами участвует также в восприятии изгибающего момента.

В зависимости от, степени участия обшивки крыла в восприятии изгибающего момента различают лонжеронные, кессонные и моноблочные конструктивно-силовые схемы крыла, которые определяют последовательность передачи нагрузок элементам конструкции.

В крыле лонжеронной конструкции весь изгибающий момент воспринимают пояса лонжеронов. Крутящей момент воспринимает один или несколько замкнутых контуров, образованных обшивкой и стенками лонжеронов и продольных стенок. Поперечная сила, действующая на обшивку, передается на нервюры, а с них на стенки лонжеронов. Стрингерный набор в таком крыле подкрепляет обшивку, повышая ее жесткость. В зависимости от значения изгибающего момента в конструкции крыла устанавливают один, два или более лонжеронов.

В крыле кессонной конструкции часть изгибающего момента воспри­нимается, как минимум, двумя лонжеронами, а часть – обшивкой, подк­репленной стрингерами (панелью). Поперечная сила и крутящий момент в кессонной конструкции передаются так же, как в лонжеронной. Бла­годаря тому, что в крыле кессонной конструкции лонжеронов меньше, чем в крыле лонжеронной конструкции, в межлонжеронном пространстве можно размещать топливные баки, грузы.

В крыле моноблочной конструкции весь изгибающий момент воспри­нимают верхняя и нижняя панели крыла, а лонжероны отсутствуют. Крутящий момент и поперечная сила в моноблочной конструкции пере­даются так же, как в лонжеронной: поперечная сила – продольными стенками, а крутящий момент – замкнутым контуром, образованным продольными стенками и панелями крыла.

Крыло самолета по размаху, как правило делят на несколько частей, что необходимо для упрощения технологии производства и эксплуатации самолета: центроплан – центральную часть крыла, свя­занную с фюзеляжем, и отъемные части крыла – ОЧК.