Учебное пособие 1241
.pdfМинистерство науки и высшего образования Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Воронежский государственный технический университет»
Кафедра самолетостроения
ПРОЕКТИРОВАНИЕ САМОЛЕТОВ
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
квыполнению лабораторных работ № 1–4 для студентов специальности 24.05.07 «Самолето- и вертолетостроение»
очной формы обучения
Воронеж 2018
1
УДК 629.73.001.63(07)
ББК 39.53я7
Составитель канд. техн. наук, доц. С. К. Кириакиди
Проектирование самолетов: методические указания к выполнению лабораторных работ № 1–4 для студентов специальности 24.05.07 «Самолето- и вертолетостроение» / ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет»; сост. С. К. Кириакиди. – Воронеж: Изд-во ВГТУ,
2018. – 25 с.
Методические указания предназначены для выполнения лабораторных работ № 1–4 по дисциплине «Проектирование самолетов», отдельные вопросы могут быть использованы при выполнении дипломного проекта.
Предназначены для студентов специальности 24.05.07 «Самолето- и вертолетостроение» очной формы обучения.
Ил. 10. Табл. 6. Библиогр.: 2 назв.
УДК 629.73.001.63(07) ББК 39.53я7
Рецензент – В. В. Самохвалов, канд. техн. наук, доц. кафедры самолетостроения ВГТУ
Печатается по решению учебно-методического совета Воронежского государственного технического университета
2
ВВЕДЕНИЕ
Лабораторные занятия по дисциплине «Проектирование самолётов» проводятся в учебной лаборатории кафедры.
Они включают задания по конструированию сборочных узлов основных агрегатов самолёта: крыла (оперения), фюзеляжа, системы управления элеронов.
Лабораторные занятия имеют своей целью выработать практические навыки конструкторской работы, умения пользоваться справочно-нормативной документацией, ГОСТами, ОСТами и улучшить знания по конкретным разделам теоретических дисциплин. При проведении лабораторных занятий используются знания материала предшествующих лекций и лабораторных работ, а также опыт проектирования самолетных конструкций по натурным образцам и техническим описаниям современных самолётов.
Каждое задание включает цель работы, принципиальную схему, исходные данные для проектировочных расчётов, порядок и методические указания по их выполнению.
Занятия проводятся в течение времени, отведённого расписанием, и заканчиваются отчётом, содержащим расчёты и обоснование конструкции, чертёж и краткое описание узла. Отчёт предъявляется преподавателю для окончательного зачёта.
3
Лабораторная работа № 1
ПАНЕЛИ КРЫЛА Цель работы: проектирование панелей крыла,
находящихся под заданной сдвигающей |
и сжимающей |
(рис. 1.1) погонной нагрузкой [1]. |
|
Задание: необходимо определить геометрические размеры сечения панели, разработать конструкцию панели и способ соединения с поясами лонжеронов и нервюр.
Оборудование и принадлежности: образцы конструкции, техническое описание самолетов, чертежные принадлежности, микрокалькулятор, справочники, отраслевые нормали.
Рис. 1.1. Схемы нагружения панели крыла
Размеры A и t (рис. 1.2) определяются по площади сечения пояса лонжерона Fn.
4
Рис. 1.2. Сечения лонжеронов рекомендуемые |
|
Площадь пояса нервюры принять равной (1,5–2,5) |
, |
затем определяют другие размеры пояса нервюры (рис. 1.3). |
|
Рис. 1.3. Сечения нервюр рекомендуемые
1. Сведения из теории и методические рекомендации
Конструктивно панели крыла выполняются сборными, состоящими из обшивки и подкрепляющих ее элементов каркаса (стрингеров, поясов лонжеронов и нервюр).
Основными нагрузками панелей являются растягивающие
и сжимающие усилия |
от действия изгибающего момента |
|
и сдвигающие усилия |
от действия крутящего момента |
и |
поперечной силы крыла. |
|
|
|
5 |
|
В проектировочных расчетах толщину обшивки панели определяют из условия прочности на сдвиг:
|
|
|
|
, |
|
|
(1.1) |
где |
|
; |
|
|
|
|
|
|
– предел прочности на разрыв для материала обшивки. |
||||||
Для Д16 |
|
. |
|
|
|
|
|
|
Расчетное значение обшивки округляется и принимается |
||||||
из ряда стандартных толщин листового материала: |
= 0,3; 0,4; |
||||||
0,5; 0,6; 0,8; 1,0; 1,2; 1,5; 2,0; 2,5; 3,0 мм и т. д. |
|
|
|||||
|
Из условия прочности панели на сжатие определяется |
||||||
площадь сечения панели |
: |
|
|
|
|
||
|
|
|
⁄ |
, |
|
(1.2) |
|
где |
критические |
напряжения |
потери |
устойчивости |
|||
принимаются равными |
или |
|
|
. |
|
||
|
По статистике и образцам существующих конструкций |
||||||
выбирается шаг стрингеров в пределах |
|
|
|
мм. |
|||
|
Ширину |
присоединенных |
к |
стрингеру |
полосок |
||
обшивки, выполненных из разнородных материалов, определяют по формуле
|
|
√ |
⁄ |
, |
(1.3) |
где |
– критическое напряжение обшивки; |
|
|||
|
– напряжение в стрингере. |
|
|
|
|
Для алюминиевых сплавов |
|
. |
|
|
|
|
Площадь сечения |
: |
|
|
|
|
|
∑ |
|
, |
(1.4) |
где – площадь сечения пояса лонжерона, которую в первом
приближении можно принять |
; |
– количество стрингеров, |
. |
|
6 |
Из равенства (1.4) с учетом (1.2) определяется площадь
стрингера |
. |
|
|
По |
каталогу выбирается профиль заданной формы |
||
сечения. |
При выборе стрингера по |
необходимо, чтобы |
|
толщина |
полок стрингера |
превышала толщину |
|
обшивки .
После выбора геометрических параметров панели определяют способы соединения обшивки с поясами лонжеронов, стрингерами и нервюрами по методике расчета болтовых, заклёпочных и клеевых соединений [2].
2.Последовательность выполнения работы
1.Вычертить схему панели и её нагружения в соответствии с заданным вариантом.
2.Определить геометрические параметры сечения
панели.
3.Разработать конструкцию соединений элементов
панели.
4.Вычертить общий вид панели, поперечное сечение панели (М 1:2, М 1:10) и выносные сечения (М 1:1) с указанием размеров, необходимых для изготовления элементов панели и сборки панели.
5.Дать краткое описание конструкции панели.
6.Сделать вывод по результатам работы.
7
Варианты заданий
Номер |
, |
, |
В, |
l, |
Тип панелей |
|
варианта |
дан/мм |
дан/мм |
мм |
мм |
||
|
||||||
1 |
45 |
15 |
800 |
1400 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
50 |
18 |
750 |
1500 |
Обшивка |
|
|
|
|
|
|
||
3 |
43 |
12 |
700 |
1200 |
||
подкреплена |
||||||
|
|
|
|
|
клепанными |
|
4 |
52 |
14 |
900 |
1500 |
||
стрингерами |
||||||
|
|
|
|
|
||
5 |
41 |
11 |
780 |
1250 |
уголкового |
|
|
|
|
|
|
сечения |
|
6 |
47 |
16 |
790 |
1400 |
||
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
7 |
46 |
12 |
740 |
1200 |
|
|
|
|
|
|
|
|
8
Лабораторная работа № 2
СИЛОВЫЕ ШПАНГОУТЫ
Цель работы: приобретение практических навыков проектировочных и прочностных расчетов силовых шпангоутов, анализа и выбора конструктивных решений, пользования справочной литературой, ГОСТами, ОСТами.
Оборудование и принадлежности: образцы конструкций шпангоутов, технические описания фюзеляжей самолетов, микрокалькулятор, ЭВМ.
1. Сведения из теории и методические рекомендации
Силовые шпангоуты фюзеляжей воспринимают сосредоточенные усилия и устанавливаются в местах стыковки крыла, оперения с фюзеляжем, крепления шасси, двигателей и грузов. Представляют собой кольцевые рамы с полностью или частично защитной стенкой. Выполняются сборно-клепанной или монолитной конструкцией. Состоят из поясов стенок и стоек в виде приклепанных уголков и ребер жесткости для
повышения критических напряжений сдвига. |
|
|
Пренебрегая |
действием |
распределенных |
аэродинамических и массовых погонных усилий, нагружение
силового шпангоута можно привести к усилиям |
и |
||
изгибающему |
моменту |
по заделке крыла (рис. 2.1). |
В |
произвольном сечении шпангоута возникают усилия , и |
, |
||
и момент |
, величину которых можно определить по |
||
справочным таблицам [2] или расчетом на ЭВМ. |
|
||
Впоясах шпангоутов возникают нормальные напряжения
,(2.1)
9
где – площадь пояса шпангоута в сечении;
–высота обода шпангоута;
–разрушающее напряжение;
для растянутого и |
для сжатого поясов. |
Рис. 2.1. Сечение фюзеляжа вблизи шпангоута
Задаваясь в опасном сечении высотой шпангоута в диапазоне
|
, |
(2.2) |
где |
– диаметр фюзеляжа. |
|
|
Из условия прочности (2.1) определяется площадь |
|
сечения пояса . |
|
|
|
Из каталога прессованных профилей |
выбирается |
профиль. Изменение сечения профиля по ободу шпангоута может осуществляться фрезерованием полок профиля при монолитных фрезерованных ободах.
|
Толщину стенки |
определяют |
по величине |
перерезывающей силы , из условия прочности на сдвиг: |
|||
|
|
, |
(2.3) |
где |
– разрушающее напряжение в стенках при потере |
||
устойчивости, которые можно принять |
. |
||
|
|
10 |
|