50. Особенности компоновки и выбора конструктивно-силовых схем фюзеляжей вертолетов

В процессе разработки объемной и весовой компоновки верто­лета определяются конфигурации фюзеляжа и его геометрические параметры, координаты, величина и характер нагрузок, которые должны восприниматься силовыми элементами. Выбор КСС фюзе­ляжа является начальным этапом конструирования. Прорабатыва­ется такая силовая схема, которая наиболее полно выполняет предъявляемые заказчиком требования.

Основные требования к КСС фюзеляжа:

-надежность конструкции в период эксплуатации вертолета;

-обеспечение заданного уровня комфорта в кабинах экипажа и пассажиров;

-высокая эксплуатационная эффективность;

-обеспечение безопасного для экипажа и пассажиров объема внутри фюзеляжа и возможность его покидания при аварийной посадке вертолета.

Эксплуатационные требования, схема и назначение вертолета также существенно влияют на выбор КСС фюзеляжа. Эти требо­вания следующие:

— максимальное использование внутренних объемов фюзеляжа;

— обеспечение требуемого для экипажа вертолета обзора;

— обеспечение доступа для осмотра и обслуживания всех аг­регатов, расположенных в фюзеляже;

— удобное размещение оборудования и грузов;

— удобство погрузки, разгрузки, фиксации груза в кабине;

— легкость ремонта;

— звукоизоляция, вентиляция и отопление помещения для пас­сажиров и экипажа;

— возможность замены стекол кабины в условиях эксплуата­ции;

—возможность переоборудования пассажирских кабин путем изменения компоновки помещения, типа кресел и шага их уста­новки.

Для аварийного покидания вертолета пассажирами и экипажем на вертолете предусматриваются аварийные выходы. Двери для пас­сажиров и экипажа, а также эксплуатационные люки включаются в число аварийных выходов, если их размеры и расположение отвечают соответствующим требованиям. Аварийные выходы в ка­бине экипажа располагаются по одному с каждой стороны фюзе­ляжа либо вместо этого предусматривается один верхний люк и один аварийный выход и а любой его стороне. Их размеры и рас­положение должны обеспечивать быстрое покидание вертолета эки­пажем.

Объемы, требуемые для размещения пассажиров и транспор­тируемого груза, являются определяющими при конструировании пассажирской и грузовой кабины фюзеляжа. Внешний вид фюзе­ляжа и его КСС зависят от назначения вертолета и его аэродина­мической схемы:

— вертолет-амфибия должен иметь специальную форму нижней части фюзеляжа, отвечающую требованиям гидродинамики (мини­мальные нагрузки на вертолет при посадке на воду; минимальную потребную тягу ИВ при взлете; отсутствие брызгообразоваиия в зоне обзора летчика и воздухозаборников двигателей; соответствие требованиям устойчивости и плавучести);

— фюзеляж вертолета-крана представляет собой силовую балку, к которой крепится кабина экипажа, а груз транспортируется иа внешней подвеске или в контейнерах, соединенных со стыковьшм узлами нижней центральной части фюзеляжа;

— в наиболее распространенной одновинтовой схеме вертолета необходимо иметь силовую консольную балку для крепления РВ.

Выбор рациональной КСС фюзеляжа осуществляется прежде всего на основании данных весовой статистики, параметрических зависимостей и обобщенных сведений о силовых схемах предше­ствующих конструкций.

В каркасных конструкциях применяются уже проверенные дли­тельной практикой КСС — это конструкции типа подкрепленных оболочек (балочная схема), ферменные конструкции и их комби­нации (рис. 7.1.1).

Наиболее распространена балочная схема фюзеляжа. Основная причина развития балочных фюзеляжей — стремление конструк­тора создать прочную и жесткую конструкцию, в которой мате­риал, оптимально распределенный по заданному периметру сече­ния, рационально применяется при различных нагрузках. В балоч­ной конструкции максимально используется внутренний объем фю­зеляжа, обеспечиваются все требования аэродинамики и техно­логии. Балочные фюзеляжи (рис. 7.1.1, а,б,в) подразделяются на два типа — лонжеронные и моноблочные.

Ферменный фюзеляж. В фюзеляже ферменной схемы (рис. 7.1.3) силовыми элементами являются лонжероны (пояса фермы), стойки и раскосы в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Обшивка воспринимает внешние аэродинамические нагрузки и передает их на ферму. Ферма воспринимает все виды нагрузки: изгибающие и крутящие моменты и перерезывающие силы. В связи с тем, что обшивка пе включается в силовую схему фюзеляжа, вырезы в ней не требуют значительных усилений. Наличие стержней в фермен­ной конструкции затрудняет использование внутреннего объема фюзеляжа, размещение агрегатов и оборудования, их монтаж идемонтаж. Устранение резонансных колебаний многочисленных стержней — задача сложная. Ферменная конструкция затрудняет выполнение аэродинамических требований к форме фюзеляжа и жесткости обшивки. В этой конструкции трудно применить про­грессивную технологию сварки узлов со сложной конфигурацией сварного шва. Термообработка фермы больших размеров после сварки связана с определенными проблемами. Перечисленные ос­новные недостатки ферменной конструкции являются причиной их ограниченного применения в вертолетостроении.