7.Разработка конструкции агрегата.

В качестве агрегата для разработки конструкции выбран киль самолёта. Киль входит в состав Т-образного оперения самолёта.

7.1. Выбор конструктивно-силовой схемы.

КСС киля образуют продольные и поперечные элементы и обшивка.

Продольный набор: три лонжерона и стрингеры.

Поперечный набор: нормальные и силовые нервюры.

Материал листовых элементов конструкции Д16 и Д16Т, пояса лонжеронов, силовых нервюр и стрингеры - прессованные профили из материала Д16 и Д16Т.

Конструктивно киль состоит из:

- носок киля;

- кессонная часть;

- хвостовая часть.

Носок располагается между передней кромкой и передним лонжероном (передний лонжерон расположен на 15% хорды киля). Состоит из 2-ух секций. Изготовлен из стеклопластика.

Кессонная часть расположена между передним и задним лонжеронами. Параллельно заднему лонжерону проходит средний. На переднем и среднем лонжеронах крепится стабилизатор в 4-х точках. Стрингеры расположены параллельно заднему лонжерону с шагом 120 мм.

Для снижения веса киля все элементы продольного набора и обшивки кессонной части киля имеют переменное сечение.

Обшивка изготовлена из листа мм, имеет переменную толщину от бортовой нервюры (мм) до концевой нервюры (мм). Для крепления стрингеров, нервюр и лонжеронов на обшивке оставлены дорожки с толщиной 2мм. Обработка по толщине производится химическим травлением.

Лонжероны балочной конструкции. Состоят из поясов, стенки и стоек. Стенки лонжеронов у корня имеют толщину мм, у концамм. Имеют отверстия облегчения. Пояса изготовлены из прессованных профилей уголкового сечения. Исходное сечение 50(6)х40(3)- у переднего лонжерона и 30(6)х40(3)- для среднего и заднего лонжеронов. Пояса механически обрабатываются по ширине.

Стрингеры изготавливаются из двух профилей, имеют стык по длине.

Нормальные нервюры из листа мм, с компенсатором, с отверстиями облегчения на стыке и рифтами. Силовые нервюры, составные: стенка из листамм без отверстий облегчения, пояса - прессованные профили, стойки - прессованные профили. Силовые нервюры ставятся по опорам руля направления, по борту и на конце киля. Шаг нервюр 400мм.

Кессон образует замкнутый контур, работающий на кручение и общий изгиб.

Хвостовая часть киля расположена между задним лонжероном и осью вращения руля направления. Она включает в себя узлы навески Р.Н. (изготавливаются из плиты Д16) и зашивки щели. Последняя состоит из обшивки и подкрепляющих её мембран из листового материала.

7.2.Определение внешних нагрузок действующих на киль.

Основными расчётными случаями при проектировании оперения являются:

- Уравновешивающая нагрузка в случае отказа одного из двигателей. , где Р - тяга двигателя; h - плечо между осью симметрии двигателя и осью симметрии самолёта; L_B о - плечо В.О.; f - коэффициент безопасности ();= перегрузка по осиz ()

- Манёвренная нагрузка при отклонении руля направления. Она пропорциональна нагрузке на квадратный метр крыла :

_ Нагрузки при полёте в неспокойном воздухе:

, где - максимальная скорость.

Расчётные нагрузки на В.О.

Расчётный случай: Маневренная нагрузка, 2сл. Распределения.

Вид нагрузки	Единицы измерения	Значение
	кг	12880
	кг	630
	кг	12250
	кг	7728
	кг	389
	кг	7339
	кг	5152
	кг	241
	кг	4911

Распределение нагрузки по хорде ВО:

Расчётные нагрузки на ВО.

Расчётный случай: Маневренная нагрузка, 3сл. распределения.

Вид нагрузки	Единицы измерения	Значение
	кг	12880
	кг	630
	кг	12250
	кг	12880
	кг	389
	кг	12491
	кг	-
	кг	241
	кг	241

Распределение нагрузки по хорде ВО:

Горизонтального полёта.

Суммарная нагрузка (далее – воздушная) вычисляется так:

Так как оперение Т-образное, на киль действуют растягивающие усилия, которые вычисляются так:

Распределение воздушной нагрузки по размаху киля будет следующим:

где учитывает неравномерность распределения нагрузки по размаху киля. Величиназадаётся в нормах площади, она зависит от внешних форм киля.

Зависимость , h, q по размаху киля приведена нарисунке

Перерезывающую силу, накапливаемую на i-м участке киля, можно вычислить по формуле:

Перерезывающая сила в i-м сечении:

Изгибающий момент в i-м сечении:

Крутящий момент, накапливаемый на i-м участке:

Крутящий момент в i-м сечении:

Примем

L м	0	0.98	1.48	2.02	2.67	3.12	3.69	4.07	4.21	4.36
Г	1.22	1.186	1.1709	1.1217	1.043	0.915	0.762	0.546	0.098	0
q	1826.7	1775.7	1753.2	1679.4	1561.6	1370	1140	817.5	147.3	0
h	823.7	905.4	939.9	1023.5	1077.9	109.3	1011.1	792.1	156.3	0

Имеем: ;;

Подставляя эти значения в формулу (1), получаем:

Из формулы (3), получаем:

Из формулы (2), получаем:

Величины приведены нарисунке

Для проектируемого агрегата выбираем следующие материалы:

- Д16 АМО () – обшивка

- В95 () – стрингеры, стенки лонжеронов , силовые нервюры

- Д16 АТВ () – нормальные нервюры

- В65 () – заклёпки

- 30ХГСА () – стыковые болты