Учебное пособие 1329

А.П. Будник В.И. Корольков Н.В. Лосев

ПРОЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИЙ САМОЛЁТОВ

Учебное пособие

Воронеж 2017

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет»

А.П. Будник В.И. Корольков Н.В. Лосев

ПРОЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИЙ САМОЛЁТОВ

Утверждено учебно-методическим советом университета в качестве учебного пособия

Воронеж 2017

УДК 629.735.33.001.24

Будник А.П. Прочность конструкций самолётов: учеб. пособие / А.П. Будник, В.И. Корольков, Н.В. Лосев. Воронеж: ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет», 2017. 100 с.

В учебном пособии рассмотрены вопросы расчёта классического тонкостенного крыла на изгиб, сдвиг и кручение. Приведены методики определения внешних нагрузок, построения расчётных эпюр, проектировочного и проверочного расчётов крыла, расчёта фюзеляжа, оперения, нервюр, лонжеронов, проектировочного расчёта на сдвиг тонкостенных балок минимального веса и расчёта крыла с трёхслойной обшивкой.

Издание соответствует требованиям Федерального государственного образовательного стандарта высшего образования по специальности 24.05.07 «Самолёто- и вертолётостроение», дисциплине «Прочность конструкций самолётов».

Табл. 10. Ил. 35. Библиогр.: 5 назв.

Рецензенты: филиал ПАО «Корпорация «Иркут» в г. Воронеже (зам. директора канд. техн. наук В.А. Шалиткин); канд. техн. наук, доц. Е.Н. Некравцев

©Будник А.П., Корольков В.И., Лосев Н.В., 2017

©Оформление. ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет», 2017

4

4

ВВЕДЕНИЕ

Учебное пособие в основном предназначено для использования при выполнении дипломных и курсовых проектов, лабораторных и практических работ студентами специальности 24.05.07 «Самолёто и вертолётостроение», хотя

специальности.

В учебном пособии предлагается методика расчёта крыла, фюзеляжа и элементов конструкции самолёта. Расчёт любого элемента конструкции на прочность состоит в определении напряжений, возникающих от нагружения, и сравнении их с разрушающими напряжениями. Расчёт крыла

Приводится методика проверочного расчёта крыла.

Также уделено внимание расчёту тонкостенных оболочек, минимальности веса, нервюр, лонжеронов, крыльев с трёхслойной обшивкой, оперения, шпангоутов.

5

1.ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ РАСЧЁТ КРЫЛА

1.1.Определение геометрии крыла, нахождение нагрузок

Крыло представляет собой тонкостенную, каркасированную оболочечную конструкцию.

Рис. 1

6

Продольный набор состоит из стрингеров и лонжеронов, а поперечный - из нервюр. Элементы каркаса соединены между собой. Каркас обшит тонкой листовой обшивкой. Воздушная нагрузка воспринимается обшивкой как пластиной, опёртой на стрингеры и нервюры. С обшивки нагрузка передаётся на стрингеры. Стрингеры и пояса лонжеронов испытывают поперечный изгиб и передают свою нагрузку нервюрам. Последние передают её на стенки лонжеронов и обшивку. Обшивка загружается касательными усилиями от крутящего момента, которые суммируются от нервюры к нервюре и передаются замкнутым контуром обшивки на бортовую нервюру. Стенки лонжеронов работают на сдвиг и кручение. Панели крыла работают на растяжение-сжатие. Таким образом, в каждом поперечном сечении крыла внешние

нагрузки Q, Mизг и Mкр уравновешиваются внутренними

силами (рис. 2).

Расчёт конструкции на прочность состоит в определении напряжений, возникающих от нагружения, и сравнения их с разрушающими.

Расчёт крыла начинается с определения его геометрии – подсчитывается площадь, удлинение, сужение.

L2

S - удлинение крыла,

где L- размах, м;

S - площадь крыла, м2 ;

вО

вК - сужение крыла,

7

где вО , вК - корневая и концевая хорды.

Нагрузки, действующие на крыло: для заданного случая нагружения по [2] определяются коэффициенты безопасности

При выборе величины коэффициента безопасности следует помнить, что соответветствующие максимально возможной эксплуатационной нагрузке напряжения в элементах конструкции должны быть близки к пределу пропорциональности σпц, и не превосходить предела текучести

– σр.

Коэффициент безопасности следует выбирать в пределах 1,5-2. Если внешняя нагрузка часто повторяется и действует

f 1,65 1,8.Если нагрузка возникает редко и действует кратковременно, то f 1,5.

Расчётная перегрузка определяется по формуле

nР nЭ f .

Для определения внешних нагрузок установлены расчётные случаи: полётные ( A, A' , B,C,D,D' и др.) и

эксплуатационная и расчётная подъёмная сила, скоростной напор:

где - плотность воздуха;

V - скорость полёта.

В этом случае в большей степени нагружается передняя часть крыла. Центр давления находится в интервале:

xд (0,2 0,25)в ,

где в- хорда крыла в рассматриваемом сечении.

9