Проектировочный расчет фюзеляжа балочно-стрингерной конструкции

Задачей проектировочного расчета фюзеляжа является приближенное определение нагрузок, действующих в его силовых элементах, и подбор их сечений.

В проектировочном расчете обычно принимают, что от изгибающего момента нагружаются только крайние панели подкрепленной стрингерами обшивки. Размер их определяется 1/4 габаритного размера рассматриваемого сечения фюзеляжа. При этом расстояние между точками приложения результирующих внутренних сил панелей берется равным 2/3 габаритного размера сечения.

Тогда осевая сила в верхней и нижней панелях

а в боковой панели .

где Н и В - высота и ширина рассматриваемого сечения. Эта сила должна быть воспринята обшивкой и стрингерами панели. Площадь поперечного сечения панели

где для растянутой панели , а для сжатой .

Площадь растянутой панели где - площадь поперечного сечения всех стрингеров панели; δ - толщина обшивки; l - длина дуги панели; 0.9 - коэффициент, учитывающий ослабление обшивки заклепочными швами.

Отсюда, задавшись толщиной обшивки, можно найти площадь сечения стрингеров, а затем их типы и количество или, выбрав типы стрингеров и их количество, определить потребную толщину обшивки.

Площадь сжатой панели -где n - количество стрингеров; 30δ присоединенная ширина обшивки.

При этом следует учитывать, что присоединенная ширина обшивки не может быть больше расстояния между стрингерами по дуге . Если же 30δ> , то нужно брать просто длину дуги между стрингерами. Здесь при выборе типа стрингеров необходимо, чтобы критическое напряжение стрингера при заданном расстоянии между шпангоутами было не меньше взятого при определении площади поперечного сечения панели. Если оно получается меньше, то расчет надо повторить сначала, снизив соответственно при определении F_сж.

В стрингерном фюзеляже так же, как и в лонжеронном, принято считать, что вертикальная составляющая перерезывающей силы воспринимается боковыми панелями обшивки, а горизонтальная составляющая - верхней и нижней панелями, при этом размер панели берется 2/3 соответствующего габаритного размера. Тогда погонная касательная сила в боковой панели будет

q_QB=3Q/4H, в верхней и нижней панелях q_Qг =3Qг/4В.

От крутящегося момента в обшивке будет действовать погонная касательная сила

Общая погонная касательная сила в панели от перерезывающей силы и крутящего момента

а касательное напряжение

Н еобходимо, чтобы где - разрушающее касательное напряжение в обшивке, определяемое но формулам и графикам, приводимым в справочной литературе.

ЛОНЖЕРОННЫЙ ФЮЗЕЛЯЖ

Рис. Лонжеронный фюзеляж

(поперечное сечение)

Рис. Расчетная схема сечения лонже­ронного фюзеляжа

Продольный набор лонжеронного фюзеляжа (рис. 9.6) состоит из четы­рех мощных лонжеронов и

относительно небольшого числа стрингеров, имеющих очень малую площадь поперечного сечения. К поперечному набо­ру относятся шпангоуты. Каркас покрывается сравнительно тонкой жест­кой обшивкой.

Основными силовыми элементами такого фюзеляжа являются четыре мощных лонжерона, которые практически воспринимают весь изгибающий момент. Слабый набор стрингеров служит главным образом для подкрепле­ния обшивки. Относительно тонкая обшивка воспринимает крутящий мо­мент и перерезывающую силу.