Расчетная нагрузка:

Р_расч =P^э f,

где f – коэффициент безопасности, варьируемый для различных условий загружения.

2.6 СИСТЕМЫ КРЕПЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЕЙ И КОНСТРУКТИВНЫЕ СХЕМЫ УЗЛОВ КРЕПЛЕНИЯ

Фиг. 2.5 Конструкция моторамы для звездообразного поршневого двигателя. 1 — кольцо рамы; 2 — подкос; 3 — косынка; 4 — гнезда; 5 — конусная опора.

Для крепления двигателя к силовым элементам крыла или фюзеляжа применяют специальные рамы, стержневые пространственные сварные ферменные и другие конструкции, которые позволяют надежно соединить двигатель с планером самолета и передать на него нагрузки от двигателя. Силовые схемы таких конструкций определяются типом двигателя и его расположением на самолете.

Двигатель имеет шесть степеней свободы (перемещения и поворот относительно осей X, Y, Z), поэтому в общем случае надо не менее шести стержней, направления которых не пересекали бы одну прямую.

Часто для повышения живучести СУ число стержней крепления двигателя может быть увеличено. Высокая нагруженность элементов крепления двигателя предопределяет использование в этих целях высокопрочных сталей (например, ЗОХГСА со значениями σ_в=12...15 МПа). Узлы крепления двигателя располагают вблизи ц.м., а вспомогательные узлы - возможно дальше от ц.м.

Крепление на самолетах ПД жидкостного охлаждения осуществлялось на подмоторных рамах (Рис.2.4), основным элементом которых были две продольные балки, закрепленные непосредственно на силовых элементах планера или через пространственную стержневую систему. Для крепления двигателя на балках подмоторной рамы использовался ряд специальных узлов («лап» с проушинами) по обеим сторонам силовой части двигателя - картера и соответствующие им гнезда под шпильки на балках рамы.

Крепление звездообразного ПД воздушного охлаждения часто осуществляется на трубчатой сварной моторной раме, состоящей из трубчатого кольца, к которому крепится картер двигателя, и приваренных к нему стержней. Узлы крепле

Рис. 2.6 Ферменно-балочное крепление ТВД: 1-передняя цапфа; 2-место переднего амортизатора; 3-серьга; 4-верхний подкос;5 - балка; 6 - внутренний подкос; 7 - кронштейн; 8 - перемычка металлизации; 9 - подкос-демпфер; 10 - шпангоут гондолы;11 – двигатель.

ния мотора к фюзеляжу или к крылу представляют собой вваренные в стержни проушины или фитинги. Ответные узлы должны быть и на усиленном шпангоуте фюзеляжа или на лонжероне крыла в местах стыка с усиленными нервюрами.

На рис.2.5 показана конструкция моторамы звездообразного ПД. Картер двигателя шпильками крепится к раме-кольцу 1, к которой приварены втулки 4 (сечение Б-Б) и ушки крепления капотов двигателя. Во втулки 4 вставляется резиновый амортизатор. Стержни 2 пространственной фермы приварены к кольцу 1 с помощью косынок 3.

Задние концы стержней попарно соединены и сварены со стаканом с амортизатором узла 5 крепления рамы к крылу.

Крепление ТВД к переднему лонжерону крыла может быть осуществлено с помощью пространственной фермы, соединяющейся с боковыми цапфами на корпусе компрессора двигателя с помощью демпферов.

ТВД на самолете крепятся с помощью пространственных стержневых систем, соединенных с узлами двигателя. Ниже рассматривается крепление ферменно-балочного типа.

Конструкция крепления двигателя ферменно-балочного типа (рис. 2.6) состоит из двух балок 5 и шести подкосов. Балки работают на изгиб от боковых сил, а стержни воспринимают лишь осевые нагрузки.

Двигатель крепится на четырех цапфах. Две основные опоры-цапфы двигателя, расположенные вблизи его ц.м., передают основную долю нагрузки от двигателя на стержни фермы, а цапфы на корпусе, расположенные по другую сторону от ц.м. двигателя и значительно удаленные от него, играют вспомогательную роль. В таких фермах для регулирования положения оси двигателя вилки на верхних и нижних подкосах имеют резьбовые наконечники.

Передние цапфы 1 вставлены в амортизаторы и через балки, и верхние подкосы передают нагрузки на силовой шпангоут гондолы двигателя. Нагрузка от задних цапф передается на силовой шпангоут гондолы посредством подкосов-демпферов. Положение двигателя можно изменять регулированием длины внутренних подкосов 6 и задних амортизаторов.

Крепление ТРД на самолете имеет свои особенности. Они связаны с тем, что на самом ТРД с осевым компрессором есть два силовых пояса (на корпусах компрессора и турбины). Это позволяет крепить двигатель в плоскостях I и II этих поясов (рис. 2.7). Крепление ТРД внутри фюзеляжа отличается использованием силовых шпангоутов и продольных

Рис. 2.7 Конструкция узлов крепления ТРД в фюзеляже 1-верхние узлы с амортизаторами; 2-нижние узлы с амортизаторами; 3-втулка крепления двигателя к мотораме; 4-распорная чашка; 5-шайба с привулканизнрованными резиновыми шайбами; 6-распорная втулка; 7-втулка; 8-затяжная гайка; 9-вильчатый болт; 10-болт крепления двигателя.

Рис.2.8 Схема крепления двигателя на пилоне

балок в фюзеляже для непосредственного крепления кронштейнов основных узлов подвески двигателя.

На рис. 2.7 показан один из вариантов крепления двигателя внутри фюзеляжа. Двигатель в этом случае закреплен в двух плоскостях 1 и 11 по обе стороны относительно ЦМ двигателя на усиленных шпангоутах 2 и 4 стержнями (тягами) 1 и 3 (сечения 1 и 11, виды А и Б) и на продольной балке верхним узлом (вид В и сечение ДД).

Верхний узел, воспринимающий тягу двигателя и вместе со стержнем 3 боковые силы, представляет собой штампованный штырь 9, оканчивающийся пальцем 8, который при монтаже входит в шаровой узел 7 на двигателе. Штырь крепится к верхнему поясу продольной балки 5 фюзеляжа болтом 4, а к гнезду на нижнем поясе этой балки прижимается стальным клином 6. Скользящая посадка пальца штыря 8 в шаровом узле 7

Рис. 2.8а. Передний центральный узел крепления

обеспечивает свободное перемещение двигателя в вертикальном направлении и поворот относительно шаровой поверхности при тепловом расширении или при нивелировке двигателя. Штырь 9, зажатый в поясах продольной балки фюзеляжа 5, от тяги двигателя работает на поперечный изгиб как двух опорная балка с консолью-пальцем 8, входящим в узел крепления двигателя.

Рис. 2.8б. Задний центральный узел крепления

Крепление ТРДД на пилонах под крылом рассматривается на примере крепления двигателей на самолете Ил-86 и показано на рис. 2.8. Каждый из четырех ТРДД на этом самолете крепится к узлам на пилоне. В рассматриваемой схеме крепления двигателей пилоны являются силовыми промежуточными звеньями между двигателями и крылом, обеспечивая вместе с тем выполнение требований противопожарной безопасности.

Детали основного каркаса пилона отвечают требованиям необходимой прочности и огнестойкости при малой их массе, поэтому изготавливаются из титана и высокопрочной стали. Передняя рама пилона 34 имеет два боковых кронштейна для боковых передних узлов 51 подвески двигателя, которые воспринимают вертикальные нагрузки от двигателя через амортизаторы 52 с вильчатыми резьбовыми наконечниками для регулировки положения оси двигателя.

Рис. 2.8в. Боковой кронштейн подвески

Передний центральный узел (рис. 2.8а)крепления двигателя (сечение Г-Г) передает на пилон тягу двигателя, боковую силу по оси Z и нагрузки от гироскопических моментов относительно осей Y и Z - M_гирY и M_гирZ. Он включает: передний центральный узел подвески двигателя с шаровым вкладышем 63 и штырем 58. Штырь 58 этого узла входит в шарнирный кронштейн 57, закрепленный болтом в кронштейне 60 каркаса пилона, и крепится в этом кронштейне гайкой с контровкой. Детали крепления заднего узла двигателя 50 в кронштейне 45 на раме пилона болтом 85. Задний узел подвески 50 передает массовые силы двигателя (рис. 2.8б) на силовой кронштейн пилона 45. -В восприятии массы дви гателя играет роль вспомогательной опоры. Он же воспринимает силы от гироскопических моментов M_гирY и M_гирZ и боковую силу по оси Z, величина которой на гондолу двигателя при полете со скольжением может достигать больших значений.

Рис.2.9 Конструкция узлов крепления двигателей 1 - нижний боковой кронштейн; 2, 6, 10, 14 - траверсы; 3 - верхний боковой кронштейн; 4 - передняя балка пилона; 5 - штанга; 7, 13 - кронштейны; 8 - задняя балка пилона; 9, 11 - кронштейны; 12 - штанга; 15 - серьга; 16 - тяга; 17, 18, 23 - серьги; 19 - вилка; 20 - заднее резьбовое гнездо штанги 5; 21 - подшипник; 22 - переднее резьбовое гнездо штанги 5; 24 - палец; 25 - такелажный узел.

Конструкция узлов крепления двигателя простая и позволяет достаточно быстро производить монтаж и демонтаж двигателей. Пилоны и гондолы с большим выносом относительно крыла обеспечивают минимум интерференции между ними и хорошие аэродинамические характеристики самолета.

На рис. 2.9 показан вариант установки трех двигателей в хвостовой части фюзеляжа. Компоновка двигателей, силовая увязка элементов конструкции фюзеляжа с узлами крепления двигателей поясняются на общем виде хвостовой части фюзеляжа.