4.4 Определение распределенных массовых сил от веса конструкции фюзеляжа qФ

Распределенные массовые силы от веса конструкции фюзеляжа q_Ф находится по формуле (4.4.1).

, (4.4.1)

где – вес конструкции фюзеляжа;

H_iФ– текущая высота фюзеляжа;

S_бок– площадь боковой проекции фюзеляжа на плоскостьXOY.

м²

Размеры (H_1Ф=0 м;H_2Ф=2,91 м;H_3Ф=2,91 м;H_4Ф=1,78 м;H_5Ф=1,47 м;H_6Ф=0 м) взяты с чертежа показаны в соответствии с рисунком 4.4.1.

;

;

;

;

;

.

Рисунок 4.4.1 - Реакции действующие на фюзеляж от веса самой конструкции фюзеляжа

4.5 Расчет крутящего момента (mкр)

Крутящий момент (M_КР) находится по формуле (4.5.1).

; (4.5.1)

где - плечо силы до строительной горизонтали фюзеляжа.

- боковая сила (направлена параллельно осиOZ), действующая на ВО, рассчитывается по формуле (4.5.2):

; (4.5.2)

где коэффициент боковой силы при отклонении руля направления.

- расчетная перегрузка в горизонтальной плоскости рассчитывается по формуле (5.5.3).

; (4.5.3)

где - эксплуатационная перегрузка в плоскостиXOZ.

- коэффициент безопасности.

.

.

Общий крутящий момент (M_КР), действующий на фюзеляж, необходимо распределить на силовые шпангоуты крепления киля к фюзеляжу.

Распределение момента (M_КР) рассчитывается по формуле (4.5.4) и (4.5.5).

; (4.5.4)

; (4.5.5)

Из данных уравнений:

.

Эпюры крутящих моментов, действующих на фюзеляж изображены в соответствии с рисунком 4.5.1.

Рисунок 4.5.1 - Схема нагружения хвостовой части фюзеляжа от вертикального оперения

4.6 Построение эпюр qу и mz.

Определение неизвестных реакций расчетной балки R₁иR₂рассчитывается на основании двух уравнений равновесия (4.6.1) и (4.6.2)

; (4.6.1)

; (4.6.2)

Из уравнения (4.6.1):

где массовые силы от распределенной нагрузки будут равны:

Размеры в формуле (4.6.1) взяты из чертежа, изображены в соответствии с рисунком 4.6.1.

Подставим значения:

отсюда:

Из уравнения (4.6.2)

Подставим значения:

Отсюда:

Рисунок 4.6.1 - Определение неизвестных реакций R₁ и R₂.

1 участок:

;

;

2 участок: ();

;

;

;

;

3 участок: ();

;

;

;

4 участок: ();

;

;

;

;

5 участок: ();

;

;

;

13 участок:

;

;

12 участок: ();

;

;

;

;

11 участок: ();

;

;

;

;

10 участок: ();

;

;

;

;

9 участок: ();

;

;

;

8 участок: ();

;

;

;

;

7 участок: ();

;

;

;

;

.

6 участок: ();

;

;

;

;

Рисунок 4.6.2 - эпюра Q_УиM_Z.

5 Предварительное проектирование силового набора фюзеляжа

Силовой набор балочно-стрингерного фюзеляжа показан в соответствии с рисунком 5.1.

Рисунок 5.1 - Поперечное сечение фюзеляжа

высота сечения фюзеляжа,

высота боковины фюзеляжа,

ширина сечения фюзеляжа,

ширина свода фюзеляжа,

шаг стрингеров,

площадь поперечного сечения стрингера.

6 Проектировочный расчет трёх сечений фюзеляжа

6.1 Определение толщины обшивки фюзеляжа

Толщина обшивки фюзеляжа находится по формуле (6.1.1).

; (6.1.1)

где допускаемое касательное напряжение, для материала Д-16 , тогда ;

касательное, распределенное по обшивке усилие, выбирается как наибольшее из величин и ;

Касательное усилие от действия вертикальной поперечной силы находится по формуле (6.1.2).

; (6.1.2)

где перерезывающая сила;

изгибающий момент;

высота боковины фюзеляжа;

угол в радианах, между лонжеронами при виде на фюзеляж с боку, так как лонжероны параллельны.

Подставляем значение в выражение (6.1.2):

касательное усилие возникающее от боковой силы Р_во, выбирается как наибольшее усилие в своде или усилие в боковине .

Усилие в своде находится по формуле (6.1.3).

; (6.1.3)

где ширина сечения фюзеляжа;

угол в радианах, между лонжеронами при виде на фюзеляж сверху;

так как лонжероны параллельны;

расстояние по вертикали от вектора силы Р_водо рассматриваемого сечения;

крутящий момент;

площадь соответствующего сечения фюзеляжа, мм².

, тогда:

Подставляем значение в выражение (6.1.3):

Усилие в боковине находится по формуле (6.1.4):

; (6.1.4)

Подставляем значение в выражение (6.1.4):

тогда

отсюда следует:

Подставляем значение в формулу (6.1.1):

Конструктивно принимаем значение толщины обшивки