3.2. Нагрузки крыла

В полете, при взлете и посадке на крыло действуют следующие нагрузки (Рис. 3.4.):

Рис. 3.4. Основные аэродинамические силы крыла

0. аэродинамические силы разряжения или избыточного давления, распределенные по поверхности крыла (q_в),

1. массовые инерционные нагрузки от массы конструкции крыла, в том числе и его сила тяжести, распределенные по объему конструкции крыла (q_кр),

2. сосредоточенные нагрузки от инерционных сил и сил тяжести агрегатов и грузов, приложенных в узлах их крепления к крылу (P_агр.).

Упрощённая схема нагружения крыла показана на Рис.3.5.

Рис. 3.5. Упрощённая схема нагружения крыла

Все нагрузки, приложенные к крылу, уравновешиваются реакциями в узлах его крепления к фюзеляжу (R_Ф) (Рис. 3.6.).

Рис. 3.6. Крыло обычное и с подкосом

На стоянке на крыло действуют массовые нагрузки (Рис. 3.7.)

Рис. 3.7. Крыло на стоянке Рис. 3.8. Изгиб крыла в полёте

В результате воздействия воздушной нагрузки крыло испытывает деформацию изгиба (Рис. 3.8.)

3.3. Основные силовые элементы крыла

Основными элементами крыла являются Рис. 3.9.:

0. обшивка, а также продольные элементы

1. :лонжероны,

2. продольные стенки,

3. стрингеры;

4. панели, состоящие из обшивки и стрингеров;

5. поперечные элементы:

6. нервюры,

Рис. 3.9. Основные силовые элементы крыла

3.3.1. Обшивка

Внешняя поверхность крыла образуется обшивкой. У самолетов с небольшими скоростями полета может использоваться полотняная обшивка из хлопчатобумажных или синтетических тканей. На большинстве современных самолетов используется металлическая обшивка из алюминиевых сплавов. На сверхзвуковых скоростях полета находят применение обшивки из стали или титановых сплавов. В последнее время все шире начинают использоваться обшивки из композиционных материалов (КМ) - стекло-, угле-, боропластики.

Конструктивно обшивка может изготавливаться из металлических листов постоянной или переменной толщины. В качестве обшивки могут использоваться монолитные оребрёные панели, получаемые фрезерованием, штамповкой или прессованием, клееные или сварные панели с сотовым заполнителем, клееные панели из КМ. Поверхность обшивки должна быть очень гладкой, допустимая шероховатость не более 5 мкм. С этой целью на обшивку наносится лакокрасочное покрытие с последующей полировкой.

Обшивка должна обеспечивать герметичность конструкции. Перетекание воздуха через щели в стыках обшивки увеличивает сопротивление крыла и ухудшает его аэродинамические качества.

Одна обшивка, как правило, не может обеспечить необходимой прочности и жесткости крыла, поэтому ее изнутри приходится подкреплять каркасом, состоящим из продольного и поперечного набора. К продольному набору относятся лонжероны, продольные стенки и стрингеры. Поперечный набор состоит из нервюр.

2.3.2. Лонжероны

Лонжероны представляют собой тонкостенные силовые балки, состоящие из поясов и связывающих их стенок (Рис. 3.10.).

в)

Рис. 3.10. Типовой вид а), б) в) и сечения лонжерона крыла с)

Рис. 3.11. Балочный а) и ферменный б) лонжерон

По конструктивно-силовой схеме лонжероны бывают ферменными (Рис. 3.11 б), балочными (Рис. 3.11 а) и и ферменно-балочного типа. Балочные лонжероны состоят из поясов, стенок и подкрепляющих стоек. Лонжероны могут быть составными, собираемыми из отдельных элементов, или монолитными, изготавливаемыми штамповкой либо фрезерованием в виде одной детали. Силовые элементы лонжеронов изготавливаются из высокопрочных алюминиевых сплавов, сталей, титановых сплавов, КМ. При изгибе крыла пояса лонжерона работают на растяжение - сжатие, а стенка воспринимает касательные усилия. Для снижения массы конструкции материал поясов должен располагаться на наибольшем удалении от нейтральной оси сечения лонжерона (Рис. 3.10.).

Типовые сечения лонжеронов показаны на Рис. 3.12.

Рис. 3.12. Типовые сечения лонжеронов крыла

В крыльях с большой строительной высотой вместо балочных лонжеронов применяются ферменные лонжероны.