2. Определение внешних расчетных нагрузок, действующих на крыло.

На крыло самолета действуют следующие нагрузки:

- аэродинами­ческие распределенные нагрузки ;

- массовые распределенные нагрузки от собственного веса крыла и веса топливных баков , расположенных в крыле;

- силы от веса грузов, находящихся внутри или вне крыла .

На рис.1 показаны внешние нагрузки, действующие на крыло.

рис.1.

Для расчета на прочность необходимо определить величину этих нагрузок, характер распределения их по размаху крыла, место приложения по хорде крыла и направление их действия.

2.1. Распределение аэродинамической нагрузки по размаху крыла

Аэродинамическая погонная нагрузка по размаху плоского крыла распределяется пропорционально относительной циркуля­ции прямого крыла.

.

Относительная циркуляция крыла учитывает изменение коэффициента подъемной силы с_{у кр} по размаху крыла и сужение крыла η.

На рис.2 представлена зависимость ,где z — текущая координата по полуразмаху крыла L/2; — сужение крыла.

рис.2.

При распределении аэродинамической нагрузки по размаху крыла следует учитывать влияние фюзеляжа и гондол двигателей, которое особенно велико при полетах на малых углах атаки, когда подъемная сила Y_кр в основном создается за счет разрежения на верхней поверхности крыла (рис.3).

рис.3.

Фюзеляж и гондолы двигателей перераспределяют аэродинамическую нагрузку по размаху крыла и догружают его консоли.

Учет влияния фюзеляжа и мотогондол производится по графику, приведенному на рис.4:

рис.4.

Из рассмотрения рис.4 видно, что уменьшение величин погонной аэродинамической нагрузки над фюзеляжем и гондолами двигателей можно приближенно распределить по размаху крыла по закону треугольника. Площадь заштрихованного треугольника должна равняться сумме площадей «провалов» кривой над половиной фюзеляжа и гондол двигателей, а именно:

,

отсюда

Чтобы получить истинную кривую распределения циркуляции по размаху крыла, нужно в каждом сечении прибавить соответ­ствующую ординату, взятую из треугольника.

Величины провалов h₁ и h₂ в значительной степени зависят от скорости полета:

где — высота провалов на кривой на участке фюзеляжа и гондол двигателей; — коэффициент, зависящий от с_{у кр} , который ориентировочно можно принимать по таблице 4.

Таблица 4.

Тип самолета		су кр
		0,2	0,25	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7
Одномоторный Двухмоторный Четырехмоторный	К	1,0 1,0 1,0	0,715 0,872 0,895	0,550 0,778 0,825	0,382 0,630 0,730	0,308 0,535 0,655	0,250 0,460 0,590	0,200 0,400 0,535

Таким образом, величина погонной аэродинамической нагрузки с учетом влияния фюзеляжа и гондол двигателей определяется формулой:

2.2. Распределение инерционных (массовых) нагрузок по размаху крыла

Нагрузки от веса конструкции крыла можно приближенно распре­делить по размаху пропорционально хордам крыла:

где — вес крыла. В среднем относительная масса конструкции крыла — , что составляет 30…40% массы конструкции самолета.

Массовые силы от веса топлива следует распределять в виде погонных нагрузок на длине тех участков, которые заняты под баки. Распределение нагрузок по сечениям производиться пропорционально ширине бакового отсека:

— площадь бака в плане.