Учебное пособие 1329

2. ПРОЕКТИРОВОЧНЫЙ РАСЧЁТ КРЫЛА

Расчёт проводится для подбора величины площади поперечных сечений силовых элементов крыла. Перед проектировочным расчётом выбирается силовая схема крыла (лонжеронная или моноблочная) и аэродинамический профиль сечения. При построении профиля пользуются таблицами приложения.

Если выбрана двухлонжеронная схема крыла, то расчёт можно производить в следующем порядке.

Определяется угол конусности крыла

где c - относительная толщина профиля.

Находятся места установки лонжеронов (передний лонжерон – на 15-20 % хорды, задний на 60-65 % хорды). Передний лонжерон ставится в месте наибольшей относительной толщины профиля сечения крыла и наибольшей перерезывающей силы.

Отыскивается перерезывающая сила в расчётном сечении. Она распределяется между лонжеронами

где H1 и H2 - высота первого и второго лонжеронов;

E - модуль упругости материалов поясов.

40

От перерезывающих сил в стенках лонжеронов действуют погонные касательные силы:

q1' Q1 и q2' Q2 .

H1 H2

Погонные касательные силы в стенках лонжеронов от крутящего момента:

q1'' q2'' MKP ,

2

где - площадь контура межлонжеронной части сечения. Суммарные касательные потоки в стенках лонжеронов от

перерезывающих сил и крутящих моментов:

отношению их временных сопротивлений. Далее по таблицам приложения выбираются тип, площадь сечения и шаг стрингеров. По статистике шаг стрингеров равен 110-200 мм. Наиболее удобно в технологическом отношении выбрать

уголковые стрингеры с площадью сечения 10-20 мм2 .

41

Определяются силы, действующие в верхней и нижней панелях крыла:

где КР.П. можно принять равным В .

При проектировании моноблочного крыла принимается, что площадь сечения одного пояса лонжерона должна быть равной двум-четырём площадям одного стрингера соответствующей панели. Определяется приведённая толщина растянутой и сжатой панели:

42

зоне.

Если в сжатой зоне редукционный коэффициент окажется больше единицы, то берут его равным единице. Зная площадь стрингера, выбирают его сечение. Расчёт ведётся в несколько приближений с уточнением критического напряжения стрингера.

По итогам расчёта вычерчивается черновой рабочий чертёж сечения в масштабе 1:10.

Указанный порядок расчёта действителен для прямого, стреловидного, трапециевидного и треугольного крыла (для сечений вдали от заделки), если в последнее вписана силовая схема стреловидного крыла. Проектировочный расчёт сечений вблизи от заделки стреловидного крыла и всех сечений треугольного крыла с веерообразным расположением лонжеронов (также и многолонжеронного с перпендикулярными к оси самолёта лонжеронами) проводятся по другой методике. Исчерпывающие указания по этому вопросу можно найти в [2].

43

3.ПРОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЁТ КРЫЛА

3.1.Расчёт на изгиб методом редукционных коэффициентов В.Н. Беляева

Крыло, расчётное сечение которого изображено на рис.15, изгибается моментом МИЗГ в плоскости YOZ . Это сечение отнесём к произвольной системе координат XOY .

Обозначим в произвольной системе координат XOY через

xО и yO координаты центра масс сечения, а через xi и yi -

координаты центров масс поясов лонжеронов и стрингеров, которые совместно с присоединённой обшивкой воспринимают изгибающий момент. При этом вместо отдельных стрингеров можно брать группы по 2-3 стрингера. Ширина присоединённой обшивки берётся равной 30 её толщинам на один заклёпочный шов (15 толщин с одной стороны шва). Если стрингер крепится к обшивке двумя рядами заклёпок, то ширина присоединённой полосы берётся равной 30 толщинам плюс расстояние между рядами заклёпок (для коробчатых, тавровых или двутавровых стрингеров). Если выбранная таким образом ширина присоединённой полосы окажется больше шага стрингеров, то редукционный коэффициент для обшивки нужно брать равным единице.

Алгоритм расчёта:

1. Задаются редукционные коэффициенты первого приближения для всех элементов:

а) для поясов лонжеронов 1; б) обшивку присоединяют к стрингерам в виде полос шириной

вО 30 ;

44

в) для сжатых стрингеров с присоединённой обшивкой берётся редукционный коэффициент первого приближения

iI Ei , считается, что они не теряют устойчивость;

E

г) в растянутой зоне для обшивки и стрингеров принимается редукционный коэффициент первого приближения

элементах не возникает.

Рис. 15

2. Вычисляются приведённые площади сечения первого приближения по формуле

FiIПР iI Fi .

3. Находятся главные центральные оси сечения:

45

а) в произвольных осях координат XOY определяются координаты центров тяжести всех элементов редукционного

сечения в первом приближении xiI , yiI (рис. 15).

б) определяется центр масс редуцированного сечения в первом приближении:

д) рассчитываются напряжения первого приближения для всех элементов по формуле

IX IY

где k - коэффициент, учитывающий несимметричность крыла.

46

4. Полученные нормальные напряжения первого приближения сравниваем с разрушающими напряжениями.

Для сжатой зоны разрушающим напряжением будут

критические КР , для сжатой - Т .

Если напряжение в сжатой полке лонжерона является разрушающим в данном или в любом другом приближении, то конструкция крыла не способна выдержать заданной нагрузки и её надо усилить. В противном случае и во втором приближении II 1.

Если в сжатом стрингере напряжение ( iI ) окажется

меньше или равно КР.СТР. , то редукционный коэффициент следует оставить прежним, т.е.

Если ни в одном стрингере напряжение ( iI ) не

превысит i KP , то конструкция явно перетяжеленна.

В растянутой зоне уточняются редукционные коэффициенты второго приближения так же, только сравнения

и расчёты ведутся с напряжениями текучести Т :

47

Расчёт продолжаем в той же последовательности, пока редукционные коэффициенты двух последовательных приближений станут одинаковыми (с точностью до 5 % ).

Расчёт удобно свести в табл. 7.

Таблица 7

Продолжение табл. 7

Пояснения ктаблице:

Суммирование в последнем столбце нужно проводить только в строчках, помеченных (*).

В первом приближении редуцируют продольный набор только для учёта разнородности материала и разных условий работы.

3.2. Определение касательных напряжений от сдвига

Расчёт начинается с вычерчивания сечения и выбора основной системы конструкции (делаются разрезы по хорде