3.1.3.1. Требования быстрого и удобного монтажа / демонтажа

• хорошие подходы к креплению элементов, эксплуатационные разъёмы,

• при стыковке (расстыковке) отдельных частей самолёта не должна нарушаться регулировка проводн. управления,

• стыкуемые элементы должны быть жесткими и не изменять свою форму при расстыковке, в конструкции необходимы места для домкратов, подставок, узлы для подъёма самолёта краном.

3.2.15. Правило местного усиления (л10 1.03)

Перераспределение материала из недогруженных зон в нагруженные (перегруженные).

Надо перераспределить материал так:

Ставят накладки:

Установка в ослабленные части промежуточных элементов из более прочного материала (втулки, наконечники, подшипники).

Отбортовка для увеличения жёсткости тонкостенной конструкции:

Использование отбортовок и рифтов для увеличения жесткости конструкции

3.2.16. Правило «культурного» конструирования

• устранять острые углы, обрабатывать на конус обшивку и профиля

• для внутренних элементов применять без плакирования АЛ сплавы (они на 2-4% легче плакированных)

• для болтов, работающих на срез применять болты с уменьшенными высотами головок и гаек. Выход болта за гайку – 1,2 – 1,5 витка

• не несущие детали соединять пустотелыми заклёпками

• включать в расчёт штамповочные уклоны, приливы и т.д. или удалять их если в расчёт не включены.

3.3. Принципы аэродинамического совершенства

Включает 2 группы правил:

1. уменьшение аэродинамического сопротивления Сх,

2. увеличения аэродинамического качества К = Су / Сх, (Сх * S) = min,

(Cx * S) = max, (Cy / Cx) = max.

Рекомендации:

• по возможности не выносить в поток не несущие элементы конструкции

• если несущие элементы попали в поток, то необходимо закрыть обтекателями

• тщательно выбирать места для размещения заборников, дренажа и надува

• устранять перетекания потока между подвижными и неподвижными частями агрегатов, между навесками агрегатов и планера

• обеспечить соответствующее качество поверхностей, омываемых потоком, по точности обвода и шероховатости

• обеспечить жесткость агрегатов (местную и общую), если жесткость небольшая => локальные потери устойчивости => волнистость => повышение Сх

• нарушая сплошность поверхности элементов – меньшая вероятность срыва потока

3.4. Принципы обеспечения заданной долговечности

и ресурса самолёта

Для обеспечения заданного ресурса 2 подгруппы правил:

• решения, которые приводят к увеличению периода до появления усталостных трещин

• решения, позволяющие ограничить скорость роста трещин. Усталостные трещины из–за появления сдвига в материале.

; ; ; ; .

Усик – американский профессор, «Усталость материалов»

Для понижения трещин:

• рациональный выбор материала

	Д-16	В-95
	440 МПа	540 МПа

Нижняя панель (растянутая) – Д-16Т, верхняя (сжатая) – В-95.

«Проектирование элементов конструкции» - Рябков, Панасенко.

3.4.2. Правило рациональной организации ндс

Уменьшения действий в элементах напряжений путём увеличения площади поперечного сечения

Самый простой, но самый дорогой – увеличение массы.

Лонжеронное крыло с неработающей обшивкой (л14 13.03)

- лонжероны, пояса – на растяжение / сжатие,

Q – лонжероны и стенки (стена на сдвиг),

- пространственная конструкция (пространственной конструкцией образованной лонжеронами, усиленными нервюрами, расчалками).

ЯК – 18 – такое крыло.

Такое крыло получается меньше по массе для малых интенсивностей нагружения крыла, заставить работать обшивку нецелесообразно.

Предварительная затяжка расчалок увеличивает крутильную жёсткость пространственной конструкции.

-очень маленькая величина, В – расстояние между лонжеронами.

Лонжеронное крыло с частично работающей обшивкой

Ла-9

-100% лонжероны, пояса,

Q – 100% лонжероны и стенки (стена на сдвиг),

- замкнутые контура, образованные стенками лонжеронов + обшивка.

Нет стрингеров, ,

расстояние между нервюрами, работает как диагон. поле.

Лонжеронное крыло с работающей обшивкой

Изгибающий момент воспринимает 50% лонжерон + 50 % панели (верх – сжатие, нижная - растяжение).

Q – лонжероны – стенки (работают на сдвиг)

- замкнутые контуры.

В нижней панели обычно меньше стрингеров (т.к. положительная перегрузка обычно в 2 раза меньше отрицательной).

При разъёмных стыковых узлах необходимо перед стыковкой узлам лонжеронов передать весь изгибающий момент (обшивка не участвует). Поэтому пояса лонжеронов утолщаются в корневой части – недостаток. Стыковые узлы одинаковые.

Кессонные крылья

Изгибающий момент воспринимают: >50% панели, <50% лонжероны.

Q – лонжерон + негоризонтальные участки обшивки.

- замкнутый контур.

Определим нагрузки действующие на болт в фитинговом соединении:

- нагрузка, действующая на панель,

- нагрузка на верхний болт ( - число верхних болтов),

- нагрузка на нижний болт.

( - шаг).

Для нижних: , ( + нижний болт, - верхний болт).

Затяжна нижних болтов должна быть такой, что бы фиттинговое соединение не раскрылось.

При восприятии :

, , .

Проектирование нервюр (л18 21.03)

Создаёт аэродинамический профиль, воспринимает местную аэродинамическую нагрузку от обшивки.

Удельная нагрузка на крыло: ,

- нагрузка, действующая на нервюру во время прямолинейного равномерного полёта.

- расчётная нагрузка.

Происходит закручивание контура – появление потока касательных напряжений:

Дополнительный закручив. момент действующий на нервюру

- дополнительный поток касательных усилий.

Можно определить нагрузку действующую на одну заклёпку:

Как работает сама нервюра:

1-й ряд заклёпок:

2-й ряд заклёпок:

Если известно М и Q, то берётся ,

Рассчитываем и выбираем большую из них.

В сечениях можно делать облегчение – отверстия:

Носок нервюры.

Часто делается съёмным, крепится анкерными гайками.

, , .

Проектирование силовых нервюр

Воспринимает сосредоточенные нагрузки от агрегатов расположенных в крыле или присоединённые к нему.

Сила Р переносится в ц.ж.

Таким образом все поперечные силы распределяются между лонжеронами.

Общие формулы для определения реакций

Расчёт стенок лонжерона (л22 27.03)

Q распространяется пропорционально изгибающим жесткостям.

- эта - учитывает крутящий момент, а в расчётно-графической работе мы не учитываем. Если панели в пластической области, то:

Повторим этапы проектирования крыла:

1. Описание, геометрия крыла, обоснование.

2. Определение нагрузок, моментов, построение эпюр.

3. Выбор КСС

4. Проектировочный расчёт ( )

5. Учёт ограничений, накладываемые на конструкцию (компоновочные, конструктивные, технологические, эксплуатационные).

6. Проверочный расчёт.

Учёт ограничений, накладываемый на КСС крыла

Например:

Приходится выбрать лонжеронную конструкцию, так как в кессонной конструкции невозможно сделать центроплан.

Технологические.

Необходимо где-то изменить расстояния так, что бы совпали силовые элементы (стыковка шпангоутов с лонжеронами).

Ограничения, связанные с прикреплением и размещением грузов (агрегатов).

Делают внутренние подкосы (МиГ-15,17,19).

Технологические ограничения – по минимальным толщинам

Обшивка, рёбра …- должны быть достаточно крепки (не ломаться от удара ключа, или тяжести человека).

Выбор оптимального расстояния между нервюрами

Расстояние между нервюрами выбираем из условия минимальной суммарной массы нервюр и панелей крыла (вместе).

- расчёт площади сечения панели.

С увеличением интенсивности нагрузки

Масса стенки растёт не так быстро, как нагрузка.

Блок-схема проектирования крыла

Методы повышения долговечности,

ресурса и герметичности заклёпочных соединений (л26 3.04)

Любая заклёпка (там где она установлена) – является потенциальным источником трещин, концентратор напряжений.

Опыт эксплуатации самолётов показал, что наиболее слабой зоной с точки зрения разрушения является коническое гнездо под коническую головку.

Если работа без изгиба – то наиболее опасная зона 2 (max концентрация напряжения), из-за неточности зенковки.

.

Если есть изгиб:

то в этом случае наиболее опасная зона 1 (бывает зона 2), для не потайных, только зона 1.

Заклёпка “Lockheed”(1970г.)

Для расклёпки головки – необходимо усилие. За счёт расклёпки выпуклости – заклёпка раздаётся. Они плохо работают на отрыв.

В ХАИ в 1969г. Заклёпка уплотнительная с корончатым компенсатором.

Увеличивается контакт, повышается долговечность и ресурс в 5-6 раз.

Эффект был использован для деформирования головки.

1971г. ЗУК-1 – заклёпка утопления с конусом.

Необходимо сфрезировывать. Устанавливается герметизация (дождь…).

Доработки: ЗУКК = АНУ-0301 (Ан-72).

Обеспечивает контроль глубины зенковки, т. к. верхний слой сфрезировывается. Если остаются канавки (2шт.), то перезенковка. Необходимо высверлить заклёпку и вставить новую. Контроле пригодность. ОСТ-1 340 48-85,ОСТ-1 340 49-85.

С помощью заклёпки АНУ-0301 с Ан-72 сняли 100 кг герметика, снижено трудоёмкость герметизации отсеков в 2-2.5 раза.

Если есть герметичность – то есть долговечность.

У.З. – универсальная заклёпка.

Американская заклёпка-стержень.

Обеспечивается натяг по всей длине шва. Но необходимо закреплять и пакет и заклёпку (фиксировать). Необходимо избегать завала заклёпки (эффект сапожок). Необходимо сфрезировывать верную часть.

Три вида стыковых узлов. (л30 18.04)

Корневая стойка передаёт нагрузку от стойки к стыковому узлу.

- поэтому её учитывать не будем.

Масса проушины:

Считаем удельную массу болта и проушины одинаково.

; число плоскостей среза (учитывает срез).

;

- зависит от параметров проушины (концентричность, неравномерность распределения напряжений, нагрузку определяем по графикам).

коэффициент перестраховки; Необходимо найти параметры проушины минимальной массы.

(0,45-0,55) – оптимальный вариант.

Для изменения момента (дополнительно), на поясе необходимо:

Минимальная масса возможна за счёт правильного выбора , уменьшенного количества плоскостей среза (чаще всего 2 плоскости среза).

Определение количества болтов соединяющих проушину с поясами:

число горизонтальных болтов,

число вертикальных болтов,

Бывают такие:

Проектирование фюзеляжа

Фюзеляж – силовое звено (элемент) уравновешивающее на себе массовые и аэродинамические нагрузки.

КСС – состав и взаимное расположение, силовая увязка силовых элементов.

КСС фюзеляжей:

• ферменные; (элементы фермы работают только лишь на сжатие и растяжение)

• балочные.

В ферменной – обшивкой воспринимается местная воздушная нагрузка, создаётся обтекаеиый контур.

Балочные:

• балочно-лонжеронные,

• балочно-стрингерные,

• балочно-шпангоутные,

• скорлупные.

В балочных конструкциях воспринимается обшивкой и подкрепляющим её каркасом.

(л34 15.05)

КСС оперения так же как и крыла зависит от многих факторов. У оперения этих факторов ещё больше.

Назначение – служит для обеспечения устойчивости управляемости и балансировки.

Г.О. - для обеспечения продольной устойчивости управляемости и балансировки.

В.О. – путевой.

Устойчивость – иметь тенденцию возвращения к исходной траектории после действия некоторого возмущающего фактора.

Управляемость – способность слушаться рулей.

Балансировка – равновесия сил и моментов относительно осей (всех).

Состав оперения:

- состоит из подвижных и неподвижных частей.

Г.О. – стабилизатор(может быть переставным) + руль высоты; (М<1),

В.О. – киль + руль направления

ЦПГО – М > 1,5 – 2.

Переставляемое Г.О. три положения: взлётное, посадочное, крейсерское.

(Аэродинамика самолёта ТУ-154).

По нашему учебнику гл. 9, стр. 242-265.

КСС оперения выбирается по той же методике, как и у крыла. Методология такая, но схема может и не быть как у крыла.

В силу целого ряда ограничений, КСС стабилизатора и особенно киля отличается от КСС киля.

ЦПГО:

(л34 15.05)

КСС оперения так же как и крыла зависит от многих факторов. У оперения этих факторов ещё больше.

Назначение – служит для обеспечения устойчивости управляемости и балансировки.

Г.О. - для обеспечения продольной устойчивости управляемости и балансировки.

В.О. – путевой.

Устойчивость – иметь тенденцию возвращения к исходной траектории после действия некоторого возмущающего фактора.

Управляемость – способность слушаться рулей.

Балансировка – равновесия сил и моментов относительно осей (всех).

Состав оперения:

- состоит из подвижных и неподвижных частей.

Г.О. – стабилизатор(может быть переставным) + руль высоты; (М<1),

В.О. – киль + руль направления

ЦПГО – М > 1,5 – 2.

Переставляемое Г.О. три положения: взлётное, посадочное, крейсерское.

(Аэродинамика самолёта ТУ-154).

По нашему учебнику гл. 9, стр. 242-265.

КСС оперения выбирается по той же методике, как и у крыла. Методология такая, но схема может и не быть как у крыла.

В силу целого ряда ограничений, КСС стабилизатора и особенно киля отличается от КСС киля.

ЦПГО: