Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Основы расчета самолета на прочность. Учебное пособие
.pdf
Самоуравновешивающие напряжения распределяются по размаху
s
крыла по закону гиперболического синуса
sh
к
hl
В пределах В σ = Δσ затухают по закону гиперболического синуса.
Таким образом, порядок расчета напряжений в пределах В следующий:
1.
Рассчитывают крыло до корневой нервюры как прямое, опреде-
.
ляют
0
z
.
Затем определяют
2.
Затем определяют
3.
и Δσ
к
к
к
= σ
sh x
sh l
– σок.
к
и
0
.
При проектировочном расчете полагают, что изгибающий момент
М
воспринимается поясами лонжеронов. Консоль крыла считают абсо-
изг
лютно жесткой.
Расчет нормальных напряжений вне зоны В ведется как для прямого
крыла.
15.2. Моноблочное стреловидное крыло с переломом
продольного набора по оси симметрии фюзеляжа
В таких крыльях лонжероны конструктивно будут длиннее, мощнее
и, следовательно, тяжелее (рис. 15.2).
Рис. 15.2. Принципиальная схема крыла с переломом
продольного набора по оси фюзеляжа
Принципиально расчет напряжений аналогичен рассмотренному
выше расчету.
61
15.3. Однолонжеронное стреловидное крыло с нервюрами,
p
x
перпендикулярными оси жесткости крыла
Для расчета таких крыльев (рис. 15.3) вводят допущения:
1.
Обшивка в корневых треугольниках условно отсутствует.
2.
Обшивка вне корневых треугольников работает только на сдвиг.
3
b
1
Основной
лонжерон
c
2
a
Стенка (вспомогательный
лонжерон)
Рис. 15.3. Схема однолонжеронного крыла:
a, b – корневые нервюры; с – бортовая нервюра
Рассмотрим методику расчета корневого треугольника 123 (рис. 15.4).
b
c
a
p
M
Q
zk
p
yk
M
p
xk
Рис. 15.4. Схема действия сил в корневом треугольнике
Со стороны консоли на корневой треугольник действуют осевые силы
М
N
k
.
H
62
Согласно первому условию, в корневом треугольнике обшивка
условно отсутствует, поэтому крутящий момент М
нервюрами а и b.
Согласно второму условию, обшивка вне корневого треугольника не
работает на сжатие (только на сдвиг).
Исходя из формулы Бредта, касательные усилия, действующие по
контуру нервюры, равны:
- в первом контуре
p
М
k
2
Т
а
;
2
- во втором контуре
воспринимается
кр
ТТ
b а
По закону парности касательных усилий Т
.
2
действуют и по лонжеро-
b
ну, и по носовой части нервюры незаштрихованной части корневого треугольника.
Рассмотрим расчет корневой нервюры а. Полагают, что нервюра рассчитывается как балка на двух опорах (рис. 15.5).
1
Рис. 15.5. Схема действия нагрузок на нервюру
как на балку
Тогда уравнения равновесия моментов, действующих на балку относительно точки О, балки запишется
или
∑ М
2( )2 0
ТТТRB
21
ааby
= 0;
0
63
Эпюры поперечных сил и моментов в нервюре b представлены на
р
р
р
R
y
–
H
рис. 15.6.
22222
TTT ТТ
R
y
М M
24
22 21 2 1
a аа
B В
pp
zk zk
22
21
BB
p
M
zk
M
T
M
4
a
p
2
k
H
1
;
4
R
2
R
лонж
y
p
M
zk
(1 ) .
= Ry.
Эпюра сил
M
1
2
2
p
k
2
1
4
Рис. 15.6. Эпюры сил и напряжений в нервюре b
Условия прочности контура нервюры
Q
H
max
разр
ст
;
М
max
y
J
x
пч
;
Q
H
max
азр
ст
Далее рассмотрим методику расчета корневой нервюры b как консоли с жесткой заделкой в узле подвески крыла (рис. 15.7).
Усилия Q и моменты М
QH
max
по сечениям определяются как
изг
M
4
p
zk
;
M
max
M
p
zk
1
.
4
2
Расчет стенок в треугольнике ведут аналогично расчетам корневой
нервюры
Q
H
max
азр
;
ст
Q
max
.
ст
H
азр
.
2
пч
.
М
J
max
x
y
;
пч
разр
64
Расчет лонжерона на участке между корневыми нервюрами а и b в
треугольнике проводят по следующей схеме (рис. 15.8).
Рис. 15.7. Эпюры сил и моментов,
действующих на корневую нервюру
как на консоль с жесткой заделкой
Рис. 15.8. Схема действия сил
между нервюрами а и b
Усилия и моменты определяют по формулам
;
Q = Q
Q = Q
yk
+
MM Q z
xk yk
MMQ B
max
xk yk
+ Ra –
yk
p
М
z
1
B
pp
М M
zz
B
pp
М M
zz
1tg
B
TH
b
1
2
2
1;
24
1
24
p
М
z
H
;
4
1
.
л-на
За счет стреловидности поперечная сила Q и крутящий момент M
возрастают до 25 %.
15.4. Однолонжеронное стреловидное крыло
с внутренним подкосом (главной балкой)
Расчет такого крыла (рис. 15.9) не отличается от расчета предыдущего крыла, но без нервюры b. Главная балка или подкос разгружают основной лонжерон.
Схема расчета следующая:
1. Рассчитывают нервюру ВD, считая ее балкой на двух опорах.
2. Определяют реакцию R
.
D
3. Рассчитывают основной лонжерон.
65
р
янер
лер
л.бал
янер
р
R
BCM
x k
R
E R
x
R
D
Рис. 15.9. Принципиальная схема крыла с подкосом
M
k
C
e
d
c
Рис. 15.10. Эпюры распределения сил и моментов по нервюре
Построенные значения силовых факторов отражены на эпюрах
(рис. 15.10).
16. ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА ТРЕУГОЛЬНЫХ КРЫЛЬЕВ
Все силовые схемы треугольных крыльев делятся на две группы:
1) крылья, образуемые путем вписывания соответствующей силовой
схеме стреловидных крыльев (рис. 16.1);
2) специфичные силовые схемы (рис. 16.2).
c
бортовая нервюра
т
бо
ва
р
о
р нева я не р вю
ко
корневая нервюра
вюр а
о с но вныелонжероны
основные лонжероны
а
элерон
он
э
г
гл. балка
ка
о р не в а
к
вю
а
корневая нервюра
Рис. 16.1. Примеры треугольных крыльев первой группы
66
х
я
л
р
со сходящимися
л
л
р
у х
со с
о д я щ и м и с
лонжеронами
он ж е
о н а м и
г
а в ный
главный
лонжерон
о н ж е
он
Рис. 16.2. Специфические схемы треугольных крыльев
Все треугольные крылья первой группы рассчитывают как стреловидные крылья.
Ко второй группе относят следующие схемы:
- треугольные крылья с лонжеронами, перпендикулярными оси фю-
зеляжа, и нервюрами, поставленными по потоку;
- треугольные крылья с лонжеронами под углом к оси фюзеляжа и
нервюрами, поставленными по потоку
;
- треугольные крылья с главным лонжероном, вспомогательными
лонжеронами, перпендикулярными оси фюзеляжа, и нервюрами, поставленными по потоку.
В последнее время для самолетов, летающих со скоростью, соответствующей числу Маха М = 2…3 и более, ставят сплошные тонкие крылья
малого удлинения. Эти крылья штампованные или панельные из высокопрочных материалов чечевицеобразного, или призматического профиля
(рис. 16.3).
Рис. 16.3. Сверхзвуковые профили треугольных крыльев
Многолонжеронные треугольные крылья с лонжеронами, перпендикулярными оси фюзеляжа
. Такие крылья в любом сечении (вдоль
по потоку или перпендикулярно потоку) являются многозамкнутыми контурами (рис. 16.4).
Рис. 16.4. Многозамкнутый контур треугольного крыла
67
При расчете на прочность крыльев такого сечения вводят следующие
)
допущения:
1.
Нормальные напряжения
2.
Площадь стрингеров и обшивки приводятся к поясам лонжеронов
F = F
л
0
+ F
пр
об
+ mF
0
стр
вдоль нервюр (по оси х) равны 0.
x
стр
стр
;
p
стр
=
пояса
пч
пч
сж
,
стр
=
стр
кр
пояса
кр
.
3. Изгибающий момент воспринимается только поясами лонжеронов,
а обшивка работает только на сдвиг.
4.
При расчете представляют крыло в виде ступенчатых отсеков
(рис. 16.5).
(n-1) отсек
( n - 1)о т с е к
n-й отсек
n - ы й о т с е к
( n + 1
(n+1) отсек
Рис. 16.5. Расчетная схема треугольного крыла
5. Число статической неопределимости у такого контура равно «n-1»
отсек.
6. Задачу определения напряжений решают методом независимости
действия сил, размыкая контуры сечения и решая задачу определения
напряжений в основных и единичных системах.
17. ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА ЭЛЕРОНОВ
И МЕХАНИЗАЦИИ КРЫЛА
Элерон является органом управления поперечной управляемостью
самолета, на него действуют воздушные и массовые нагрузки.
Массовыми нагрузками элерона пренебрегают при расчете.
Воздушная нагрузка по рекомендациям НП (АП) действует как в
нейтральном положении элерона, так и в отклоненном.
Расчетная нагрузка нормирована АП (Нормами летной годности
(НЛГ))
Р
Р fkqS
эл эл
,
где f – коэффициент безопасности; коэффициент k = 0,426; q – скоростной
воздушный напор;
S
– площадь элерона.
эл
68
Считают, что по длине элерона воздушная нагрузка распределена
Р
Р
пропорционально хорде элерона
Р
P
qb
() эл ()
zz
эл
S
эл
.
Нагрузки на элерон по концевым нервюрам в НЛГ также регламен-
тируются (рис. 17.1).
1
РР
12
;
3
Р
0,5 ;
1
эл
S
эл
РР
12
Р
L
2
эл эл
;
2
Р
эл
1, 5 .
S
эл
Р
2
Р
1
Рис. 17.1. Распределение воздушной нагрузки
на элерон крыла
В результате действия этих сил пояса лонжерона воспринимают из-
гибающий момент, а стенка лонжерона – поперечную силу (рис. 17.2).
Рис. 17.2. Эпюры воздушной нагрузки, поперечных сил
и изгибающих моментов, действующих на элерон
Сила, действующая на нервюру элерона:
РР
Р q а
нерв эл
где а – расстояние между нервюрами.
69
,
Обшивка элерона воспринимает крутящий момент в виде касатель-
z
ных усилий, нервюра воспринимает нагрузки от касательных сил и поперечной силы.
Р
Крутящий момент определяется как произведение силы
Р
нерв
на
эксцентриситет между линией центров давления и осью лонжерона с.
Лонжерон элерона работает как двух- или трехопорная балка под
q
влиянием сил
, действующих по размаху элерона. Балка разбивается на
)( z
ряд балочек длиной b. Считают, что в каждой балочке действует условно
постоянная сила: в первой – сила
в четвертой –
11
qb
P
() эл ()
zz
S
q
(рис. 17.3).
)( z
4
Р
эл
эл
22
qb
;
zz
() эл ()
Р
P
эл
S
эл
q
, во второй –
1
)(z
Р
33
qb
;
P
эл
() эл ()
zz
S
эл
q
, в третьей –
)( z
2
Р
44
qb
;
P
эл
() эл ()
S
эл
q
,
3
)( z
.
z
Рис. 17.3. Эпюры перерезывающей силы и изгибающих моментов,
действующих на лонжерон элерона
70
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]