15 Расчет типового шпангоута

При общем изгибе фюзеляжа стрингеры и обшивка нагружают типовые (рядовые) шпангоуты погонной вертикальной нагрузкой определяемой по формуле (15.1):

, (15.1)

где – изгибающий момент, действующий на фюзеляж;

– момент инерции сечения фюзеляжа;

шаг шпангоутов;

– модуль упругости материала Д16Т;

– расстояние от нейтральной оси (проходящий через центр тяжести) ;

, (15.2)

где – площадь сечения обшивки, мм²;

– площадь сечения стрингера, мм²;

– количество стрингеров;

– периметр сечения фюзеляжа, мм;

Наибольший изгибающий момент в сечении фюзеляжа может быть определен по формуле (15.3):

, (15.3)

где – радиус фюзеляжа в данном сечении, мм;

– максимальная погонная вертикальная нагрузка.

, (15.4)

.

Определяем наибольший изгибающий момент в сечении фюзеляжа:

Максимальные напряжения в сечении шпангоута рассчитываются по формуле (15.5).

, (15.5)

где – момент инерции сечения шпангоута.

На рисунке 19 показано сечение типового шпангоута. Примем для этого сечения следующие параметры:

H₄ = 150 мм,

B₄ = 50 мм,

B₅ = 30 мм,

d = 3 мм.

Рисунок 19 – Сечение типового шпангоута

Найдем положение Ц.Т сечения шпангоута:

, (15.6)

. (15.7)

где F₁, F₂, F_n – площади элементов сечения, мм²;

y₁, y₂, y_n; x₁, x₂, x_n – координаты Ц.Т элементов сечения, мм.

мм,

мм.

Определим момент инерции сечения шпангоута:

. (15.8)

где F_шп – площадь сечения шпангоута, мм²;

– координаты Ц.Т сечения шпангоута по оси y, мм.

мм⁴,

МПа.

Критические напряжения потери устойчивости шпангоута:

. (15.9)

где R – радиус шпангоута, м.

МПа.

Видим, что , значит параметры сечения и шага шпангоутов выбраны верно.

Заключение

В ходе курсового проекта была выполнена компоновка трехдвигательного реактивного пассажирского самолета для авиалиний средней протяженностью, рассчитана центровка самолета в двух вариантах: пустого и полностью снаряженного самолета, определено расположение и запас топлива, дальность полета. Определены нагрузки, действующие на фюзеляж и построены эпюры изгибающих моментов Мz и сил перерезывающих сил Qy. Выполнено предварительное проектирование силового набора фюзеляжа и произведен расчет типового шпангоута. В результате расчета установлено, что критические напряжения потери устойчивости шпангоута не превышают максимально допустимых , что свидетельствует о правильности проделанной работы.

Список литературы

1 Кириаиди С.К., Сатин В.А., Спирин В.Р. Методические указания к выполнению курсового проекта по дисциплине “Проектирование самолетов”. – Воронеж: ВГТУ, 2004. – 32с.

2 Егер С.М. Проектирование самолетов. – М.: Машиностроение, 1983. – 616с.

3 Астахов М.Ф., Караваев А.В., Макаров С.Я., Суздальцев Я.Я. Справочная книга по расчету самолета на прочность. – М.: Оборонпром, 1955. – 710с.

57