Срезной стык

Самым рациональным с точки зрения нагружения стыка и его минимальной массы является срезной стык

Срезной стык нижних панелей: 1 - стрингер; 2 - нижняя ковочная лента; 3 - стыковой болт; 4 - верхняя стыковая лента; 5 - стыковая ина; 6 - обшивка; 7 - нервюра

В особенности эффективным с точки зрения уменьшения массы и габаритных размеров стыков является клиновидное срезное соединение ("на ус") 8.51).

Но в силу большой протяженности зоны стыка (например, крыла с ропланом, отсеков фюзеляжа), а также нежесткости соединяемых агрегатов трудно в этом случае обеспечить необходимую точность и взаимозаменяемость.

Такой стык можно применять при довольно больших толщинах обшивок иняемых агрегатов. Этот тип стыков уже используют на тяжелых

спортивных и пассажирских самолетах. Примером может быть самолет Ан-124.

8. Нормальные нервюры. Восприятие нагрузок, определение размеров полок и стенок.

Нормальные нервюры сохраняют аэродинамическую форму профиля крыла и снимают с панели обшивки аэродинами­ческую нагрузку, передавая ее на стенки лонжеронов. Каждая нервюра принимает нагрузку от полоски шириной Дг (рис. 8.14). Суммарная сила, действующая на нервюру, будет следующая:

где nmg/S — удельная нагрузка на крыло; S — площадь крыла; b_t — текущая хорда крыла.

Распределение нагрузки на нервюру по хорде крыла рассчи­тывают по нормам прочности или пользуясь кривыми распределе­ния давлений по верхней и нижней поверхностям крыла. При расчете на прочность нервюра рассматривается как балка, упруго опертая на стенки и обшивку (рис. 8.15). Практически эта задача статически неопределимая. При проектировочном расчете нер­вюры принимаем, что равнодействующая нагрузка Р_в уравнове­шивается реакциями в стенках лонжерона пропорционально жесткостям лонжерона на изгиб:

где R₁ и R₂ — реакции в стенках лонжерона; Е и J — соответ­ственно модуль упругости и момент инерции лонжерона; I — длина лонжерона.

При равных длинах и одинаковых материалах стенок лонже­рона получаем:

где F — площадь пояса лонжерона; Я — расстояние между цен­трами масс верхнего и нижнего поясов.

Рис. 8,14. Нагрузка на нервюру

Рис. 8.15. Схема нагружения нервюры

Если Р_я не приложена в центре жесткости сечения, то возни­кает момент Мн, стремящийся повернуть нервюру. Этот момент в сечении уравновешивается реакциями S_x и S_a, вызывающими поток касательных сил в обшивке и стенках лонжерона. Для крыла этот момент является крутящим, для нервюры — изгиба­ющим. Значения потока касательных сил определяется выра­жением

где w — площадь контура.

По точной (т. е. применяемой в курсе «Сопротивление мате­риалов») формуле момент между контурами распределяется в со­ответствии с выражением

При проектировочном расчете принимаем

где М_г — момент, действующий по первому контуру; щ — пло­щадь первого контура.

Пользуясь подобными выражениями, находим моменты, дей­ствующие в остальных контурах. Эти моменты вызовут потоки касательных сил в своих контурах. В связи с тем, что реакции R_t и R₂ определены пропорционально жесткостям лонжеронов, дополнительно определять центр жесткости сечения не требуется, так как момент относительно любой точки будет соответствовать моменту относительно центра жесткости. Находим значения перерезывающих сил и моментов, действующих в сечениях нервюры от распределенной нагрузки и потока каса­тельных сил. - Для контура I

Q_xl= pdx + qiH_x1

М_хх= Q⁽å⁾dx_lqi,

где Qx₁^(p) — перерезывающая сила только от внешней нагрузки;H_xı — высота контура в сечении X₁, — площадь контура Iдо сечения X₁ (рис. 8.16). _s

Рис. 8.19. Соединение нервюры со стрингером:

а — с язычком, отогнутым от нервю­ры; 6 — с дополнительным уголком

Рис. 8.16. Эпюры моментов и перерезывающих сил по нормальной нервюре

Для контура II

где Н_х11 — высота контура в сечении Х₁₁ (поток qı перешел на стенку лонжерона и на кон­тур II не действует)

М

xU

Здесь Qxil — перерезывающая сила в контуре II только от внешней нагрузки; М_н1 — пол­ный момент, действующий на контур I; w_x11— площадь контура II до сечения х_п. Аналогично определяются Q_ı111 и М₁₁₁ для контура III (обычно этот контур отсутствует, так как он вырезан под элероны или закрылки).Необходимо учитывать, что для перерезывающей силы и изги­бающего момента от действия М_н не применимо правило об ин­тегрировании эпюры (теорема Журавского — Шведлера), т. е.

В связи с этим нецелесообразно строить суммарные эпюры от действия внешних сил и момента М_н. Рациональнее построить отдельно эпюры от действия внешних сил, а при расчете сечений нервюры учитывать дополнительную нагрузку или разгрузку от действия М_и и сопутствующих ему q. Эпюры Q и М от действия внешних сил и от действия потока q приведены на рис. 8.16.

Конструктивно нормальные нервюры могут иметь балочную, ферменную или рамную схему. Из условия технологичности для облегчения сборки нервюра выполняется из нескольких частей с разъемами у стенок лонжерона и моментных стенок (рис. 8.17).

Составные части нормальной нервюры

В балочных и ферменных нервюрах изгибающий момент воспри­нимается поясами совместно с полоской обшивки, к которой крепится пояс. При проектировочном расчете нервюры сечения пояса можно подбирать по наибольшему моменту, действующему на нервюру (рис. 8.18). При этом

где S_Hİ — осевое усилие в поясе нервюры; M_t — наибольший изгибающий момент в t'-й нервюре; F_Hİ = Ғ_п, _н+ Ғ₀ —- площадь пояса нервюры и полоски обшивки шириной, равной поясу.Изгибающий момент, действующий по нормальной нервюре, как правило, незначительный. Поэтому можно не делать на нер­вюре отдельный пояс, а получать всю нервюру из материала одной толщины (для стенки и пояса) путем холодной штамповки из листового дюралевого сплава. Обычно в нормальных нервюрах производятся просечки для прохождения стрингеров (рис. 8.19). В месте, где прорезан пояс нервюры, изгибающий момент воспринимается пояском обшивки. Поэтому желательно утолщать обшивку в местах крепления нервюры, учитывая при этом ослаб­ление обшивки отверстиями под заклепки крепления пояса нер­вюры.Толщина стенки нервюры выбирается по наибольшей пере­резывающей силе Q, действующей в плоскости нервюры, т. е.

где H_ор — среднее значение высоты стенки.Так как перерезывающая сила по стенке нервюры — величина переменная, а толщина нервюры δ_СТ — постоянная, то для облег­чения конструкции можно убрать лишний материал, сделав отверстия облегчения (рис. 8.20). Для повышения жесткости стенки отверстия облегчения выполняют с отбортовками. Из условий технологии отбортовку выполняют в ту же сторону, что и пояс. При установке нервюры в крыле ее положение выбирается

Рис. 8.20. Типовое сечение Рис. 8.21. Соединение нервюры со стенкой: нормальной нервюры а-—с уголком, отогнутым от нервюры; б —с дополнительным уголковым профилем

так, чтобы ее пояс имел положительную или нулевую малку.