- •Содержание
- •1. Расчет лонжеронов 1.1 Исходные данные
- •1.2 Проектирование поперечного сечения
- •1.3 Проектирование стойки-балки
- •1.3.1 Расчет параметров пластины
- •1.3.2 Расчет вилки
- •1.3.3 Расчет клеевого соединения
- •1.4 Проектирование узла крепления балки
- •1.4.1 Расчет параметров пластин
- •1.4.2 Расчет клеевого соединения на стенке
- •1.4.3 Расчет проушины
- •2. Проектирование стержня 2.1 Проектирование поперечного сечения
- •2.2 Проектирование законцовок стержня
- •2.2.1 Расчет параметров резьбовой части
- •2.2.2 Расчет уха
- •2.2.3 Расчет крепежного элемента
- •3. Расчет нервюр
- •3.1 Проектировочный расчет усиленных нервюр
- •3.2 Расчет устойчивости стенки нервюры
- •4. Расчет обшивки крыла
- •4.1 Проектирование обшивки
- •5. Расчет элерона
- •5.1 Параметры элерона, его навеска на крыле
- •5.2 Аэродинамическая компенсация элеронов
- •5.3 Нагрузки, действующие на элерон
- •5.4 Проектирование лонжерона элерона
- •5.5 Расчет обшивки элерона
- •5.6 Расчет узлов навески
- •6. Расчет качалки
- •6.1 Расчет геометрических параметров качалки
- •6.2 Расчет проушины в тягах управления
- •6.3 Расчет вилки качалки
- •6.4 Расчет ступицы
- •7. Расчет закрылка
- •7.1 Нагрузки, действующие на закрылок
- •Заключение
3.2 Расчет устойчивости стенки нервюры
Принимаем, что стенка воспринимает только поперечную силу , от действия которой в плоскости стенки возникает поток касательных усилий. Формула Эйлера для определения критических усилий, при которых происходит потеря устойчивости стенки, имеет вид:
, (3.14)
где - изгибные жесткости КМ стенки, которые вычисляются по формулам:
где Еx,Еy - модули упругости стеклопластика;
δct - толщина стенки, мм;
μxy, μyx - коэффициенты Пуассона пакета стенки;
Gxy - модуль сдвига пакета стенки;
- коэффициент опирания, который зависит от упругих характеристик КМ стенки и отношения сторон стенки;
а- длина рассматриваемого участка между передним лонжероном и задней стенкой,;
Критические напряжения, вычисленные по формуле (3.14), не должны превышают предела прочности материала стенки
(3.15)
Данные для расчета приведены в табл.3.1.
Таблица 3.1 - Данные для расчета стенки на устойчивость
δct, мм |
х, мм |
D1∙103Н∙мм |
D2∙103 Н∙мм |
D3∙103 Н∙мм |
D1/D2 |
D1/D3 |
Н/мм |
qd Н/мм | |
1 |
1522 |
2,145 |
1,43 |
1,224 |
1,5 |
1,752 |
168,1 |
39,9 |
14,47 |
Действующие напряжения (qd) не должны превышать критические (qкр). Как видим, условие устойчивости стенки выполняется (qd<qкр).
В проектируемом крыле 10 силовых нервюр (КП.407.458м.08В.13.00.00.09СБ). Проектировочный расчет всех нервюр аналогичен выше указанному алгоритму.
4. Расчет обшивки крыла
Обшивка крыла образует внешнюю поверхность крыла. От качества поверхности крыла в определенной степени зависят его аэродинамические характеристики.
Обшивка может быть гладкой или трехслойной. Соединение обшивок в местах стыка может быть встык или внахлест. Наиболее простым является соединение внахлестку, но оно вызывает наибольшее аэродинамическое сопротивление. Наилучшим в аэродинамическом отношении и получившим, поэтому наибольшее распространение на современных самолетах является соединение встык. При соединении обшивок встык необходимо предусматривать обязательный температурный зазор равный 1мм. Стык обшивок осуществляется по элементам силового каркаса: лонжеронам, стрингерам, нервюрам [2].
На современных самолетах применяется трехслойная обшивка. Несущие слои чаще всего выполняются из стеклоткани или углеткани, а в качестве заполнителя - пенопласт или сотовый заполнитель. Несущие слои приклеиваются к заполнителю.
Трехслойная обшивка имеет ряд преимуществ по сравнению с гладкой. Трехслойная обшивка имеет большую поперечную жесткость, а следовательно и высокие критические напряжения. Также она обладает хорошими теплоизоляционными свойствами. Но трехслойная обшивка имеет и недостатки. Технология изготовления сложна, сложен контроль качества склейки несущих слоев к заполнителю, затруднен ремонт обшивки. Большие трудности встречаются при осуществлении стыков частей обшивки. Необходимо обеспечивать соединение не только несущих слоев, но и заполнителя, который обеспечивает их совместную работу.
В данном проекте обшивка крыла изготовляется из стеклопластика (табл.1.3).
4.1 Проектирование обшивки
Расчет обшивки будем вести на участках между нервюрами, так как в этих местах необходимо обеспечить выполнение условий устойчивости и прогиба. Для этого разделим обшивку на 3 участка. Геометрические размеры и нагрузки на участках (рис.4.1) приведены в табл.4.1.1 участок - между бортовой и первой нервюрой, 2 участок - между первой и второй нервюрой, 3 участок - между второй нервюрой и третьей нервюрой (КП.407.458м.08В.13.00.00.00 СБ). Нагрузки действующие на крыло на этих участках были рассчитаны в прочностном расчете.
Рис.4.1 Участки обшивки
Таблица 4.1 - Геометрические размеры участков и нагрузки на них
Номер участка |
Размер участка (а<b) |
Mz, Н мм |
1 |
а = 400 b = 1880 |
6037000 |
2 |
а = 400 b = 1880 |
6753000 |
3 |
а = 400 b = 1880 |
2481400 |
Определим моменты, действующие в контурах:
(4.1)(4.2), (4.3)
где - площадь контуров:
мм2;мм2;мм2;
Полученные значения моментов для каждого участка сведем в табл.4.2
Рассчитаем потоки касательных усилий к контурах:
(4.4),(4.5),(4.6)
Полученные значения в табл.4.2
Таблица 4.2 - моменты, и потоки касательных усилий, действующие в контурах
Номер участка |
М, Н мм |
q, Н/мм | |||||
|
М1105 |
М2106 |
М3105 |
q1 |
q2 |
q3 | |
1 |
0,181 |
5,822 |
0,034 |
1,777 |
10,08 |
0,773 | |
2 |
0, 202 |
6,512 |
0,038 |
1,988 |
11,27 |
0,865 | |
3 |
0,074 |
2,393 |
0,014 |
0,730 |
4,14 |
0,317 |
Следовательно, нагрузка, действующая на обшивку qdсоставляет: 1 участок - 10,08 Н/мм, 2 участок - 11,27 Н/мм, 3 участок - 4,14 Н/мм.
Расчет гладкой обшивки
Толщину обшивки рассчитываем из условия прочности по формуле
, (4.7)
где - толщина монослоя;
- предел прочности материала на сдвиг.
Полученные значения толщин обшивок для каждого участка равны 0,5мм.
В связи с технологическими оганичениями увеличим значение велчины обшивки до 4 мм.
Проверим полученные значения толщин обшивок на соблюдения условий устойчивости и прогиба.
Проверка на устойчивость:
Рассчитаем изгибные и крутильные жесткости для каждого участка:
Определим коэффициент операния k для каждого участка, данные сведем в табл.4.3:
Таблица 4.3 - Данные для расчета стенки на устойчивость.
Номер участка |
b/a |
D1/D2 |
D3/D1 |
k |
1 |
2,686 |
1 |
0,571 |
5,14 |
2 |
2,686 |
1 |
0,571 |
5,14 |
3 |
2,686 |
1 |
0,571 |
5,14 |
Определим критические касательные усилия для каждого участка:
(4.8)
Должно выполняться условия , сравнивая данные занесенные в табл.4.4, можно сделать вывод, что условие по устойчивости обшивки выполняется
Таблица 4.4 - Значения критических и действующих усилий
Номера участков |
qкр, Н/мм |
qd, Н/мм |
1 |
264,599 |
10,08 |
2 |
264,599 |
11,27 |
3 |
264,599 |
4,14 |
Проверим по допускаемым прогибам
(2.9)
где k1- ограничение на относительный прогиб, 0,01;
р - распределение давления по хорде.
Полученные значения для каждого участка занесем в табл.4.5
Таблица 4.5 - Данные для расчета обшивки на прогибы.
Номера участков |
Р | |
1 |
0,0086 |
0,0088 |
2 |
0,008 |
0,0088 |
3 |
0,0076 |
0,0088 |
Условия выполняется.
Обшивка приклеивается к полкам нервюр и лонжеронов клеем ВК - 9. Проводиться поэтапная склейка: вначале внутренняя, а затем наружная.