Балочные фюзеляжи

Стремление придать фюзеляжу хорошие аэродинамические формы, по­лучить высокое качество поверхности, создать при малой массе прочную и жесткую конструкцию, которая обладала бы высокой живучестью и позво­ляла {ад полностью использовать внутренние объемы, привело к широкому распространению балочных фюзеляжей.

Конструкция балочного фюзеляжа (рис. 9.5) состоит из жесткой об­шивки, продольного набора (лонжеронов и принтеров) и поперечного набора - шпангоутов.

Лонжеронами называются мощные элементы продольного набора, воспринимающие практически весь изгибающий момент фюзеляжа.

С трингеры служат для подкрепления обшивки и воспринимают совместно с вей изгибающий момент.

Шпангоуты обеспечивают сохранение заданной формы поперечных сечений фюзеляжа, подкрепляя обшивку и стрингерный набор, и воспринимают местную аэродинамическую нагрузку и нагрузки от прикрепленных к ним агрегатов.

Рис. 9.5. Балочный фюзеляж: 1 - лонжерон; 2 - стрингер;

3 - шпангоут; 4 - обшивка

Обшивка фюзеляжа образует его поверхность, передает аэродинамическую нагрузку на каркас и участвует в работе фюзеляжа на изгиб и кручение.

Все балочные фюзеляжи в зависимости от степени участия в силовой работе отдельных элементов можно подразделить на лонжеронные и стрингерные (фюзеляжи типа полумонокок) и бесстрингерные (фюзеляжи типа монокок).

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.

Стрингерный фюзеляж

Продольный набор такого фюзеляжа (рис. 9.8) состоит из большого числа стрингеров, поперечный из серии шпангоутов. Каркас покрывается жесткой обшивкой.

Мощный стрингерный набор совместно с обшивкой воспринимает изгибающий момент фюзеляжа. Доля изгибающего момента, воспринимаемая обшивкой, зависит от толщины обшивки и от частоты стрингерного набора. Чем толще обшивка и чем меньше расстояние между стрингерами, тем больше участие в работе на изгиб принимает обшивка. Крутящий момент и перерезывающая сила воспринимаются обшивкой. Таким образом, в обшивке стрингерного фюзеляжа возникают не только касательные, но и нормальные напряжения. Шпангоуты в стрингерном фюзеляже устанавливают­ся чаще, чем в лонжеронном. Частая установка шпангоутов улучшает рабо­ту стрингеров и обшивки при сжатии.

При изгибе стрингерного фюзеляжа сильно нагружаются осевыми си­лами стрингеры и обшивка, наиболее удаленные от нейтральной оси, и очень мало нагружаются стрингеры и обшивка вблизи этой оси.

Р ис. 9.8. Стрингерный фюзеляж (поперечное сечение)

Рис. 9.9. Размер панелей стрингерного фюзеляжа

воспринимающих изгибающий момент;

а - изгиб в вертикальной плоскости; 6 - изгиб в горизонтальной плоскости

Бесстрингерный фюзеляж

Бесстрингерный фюзеляж представляет собой конструкцию, состоящую из сравнительно толстой обшивки или слоистой обшивки с за­полнителем, подкрепляющей только шпангоутам». В таком фюзеляже все нагрузки воспринимает обшивка, и в ней при этом возникают и нормаль­ные, и касательные напряжения. В местах выреза обшивки и в местах при­ложения сосредоточенных нагрузок в таких фюзеляжах устанавливаются стрингеры и другие усиливающие элементы.

Ф Е Р М Е Н Н О – Б А Л О Ч Н Ы Е Ф Ю З Е Л Я Ж И

На небольших нескоростных самолетах с поршневым двигателем применяются фюзеляжи смешанной схемы. Передняя часть фюзеляжа рой крепится При помощи моторамы двигатель, крепится крыло и некоторые агрегаты оборудования и в которой размещается кабина нилота. выполняется по ферменной схеме. Хвостовая часть, не имеющая бол ков, выполняется по балочной схеме. Такой фюзеляж позволяет рацио­нально использовать преимущества обеих силовых схем и при удовлетворе­нии предъявляемых к нему требований может обеспечить получение выгод­ной в весовом отношении конструкции.