Лабораторная работа №3. Описание конструкции фюзеляжа

Цель работы: изучение конструкции фюзеляжа одного из самолетов (по указанию преподавателя).

1. Порядок выполнения работы

Ознакомиться с номенклатурой основных определений элементов конструктивно-силовых схем фюзеляжей летательных аппаратов.

Классифицировать фюзеляж по конструктивно-силовой схеме.

Составить краткое техническое описание фюзеляжа данного ЛА

На виде сбоку показать конструктивно-силовую схему фкшеляжа. . Показать характер распределения величин поперечных сил, из­гибающих и крутящих моментов по длине фюзеляжа в полете.

2. Общие сведения

2.1. Элементы конструктивно-силовых схем фюзеляжей

Во время полета на фюзеляж самолета действуют следующие внешние нагрузки (рис. 8):

распределенная сила веса и аэродинамическая сила q_аэр;

распределенная нагрузка от избыточного давления;

сосредоточенные аэродинамические нагрузки Y_кр и Y_го;

сосредоточенные нагрузки от веса крыла, оперения, опор шасси и т. д.

В прямолинейном горизонтальном полете равнодействующие внешних сил лежат в плоскости симметрии самолета и от их действия в конструкции фюзеляжа возникают внутренние нагрузки: поперечная си­ла и изгибающий момент. Крутящий момент возникает в конструкции фюзеляжа только при отклонении руля направления и при действии бо­ковой силы на переднюю опору шасси при посадке с боковым ветром.

Существуют две конструктивно-силовые схемы фюзеляжей: ферменная и балочная.

Ферменный фюзеляж (рис. 9) представляет собой, как правило, четырехпоясную пространственную ферму, состоящую из поясов 1, соеди­ненных между собой стойками 2, распорками 3, раскосами 4 (жесткий элемент) и расчалками 6 (гибкий элемент). Все элементы конструкции ферменного фюзеляжа под действием поперечной силы, изгибающего и крутящего моментов нагружаются только растягивающими и сжимающими усилиями. Обшивка ферменного фюзеляжа не участвует в восприятии внутренних нагрузок.

Балочный фюзеляж является тонкостенной балкой, опертой на кры­ло, и состоит из следующих элементов:

продольного набора - стрингеров и усиленных стрингеров;

поперечного набора - шпангоутов;

обшивки.

Поперечную силу воспринимают шпангоуты и обшивка, изгибающий момент - стрингеры и обшивка, крутящий момент – замкнутый контур, образованный обшивкой.

Балочные фюзеляжи в зависимости от применяемых элементов имеют различные конструктивно-силовые схемы:

а) балочный фюзеляж с усиленными стрингерами (рис. 10а) состоит из стрингеров 3, усиленных стрингеров 4, шпангоутов 2 и обшивки 1.

Такая конструкция воспринимает все виды нагрузок и применяется при наличии больших вырезов под фонарь летчиков, отсеки шасси и т. п., поскольку в зоне выреза необходимо для сохранения требуемой проч­ности и жесткости конструкции фюзеляжа на изгиб установить стрин­геры по краям выреза (их иногда называют бимсами);

б) балочно-стрингерный фюзеляж (рис. 10б) состоит из стрингеров 3, шпангоутов 2 и обшивки 1 и применяется при действии всех видов внутренних нагрузок и отсутствия больших вырезов. Стрингерный на­бор устанавливается равномерно по контуру фюзеляжа поскольку из­гибающий момент, нагружающий стрингеры растягивающими и сжимающими усилиями, может действовать в различных плоскостях;

в) балочно-обшивочный фюзеляж (рис. 10в) состоит из шпангоутов 2 и обшивки 1 и применяется только на участках фюзеляжа с малыми значениями изгибающего момента, поскольку обшивка из листового ма­териала при сжатии теряет устойчивость при малых значениях сжимающих нагрузок. Обшивка, выполненная в виде панелей с сотовым и другими наполнителями, хорошо работает и на растяжение и на сжатие, поэтому она может применяться при любом изгибающем моменте. Благо­даря применению такой обшивки можно уменьшить массу конструкции фюзеляжа.

Рассмотренные конструктивно-силовые схемы балочного фюзеляжа как правило, применяются одновременно в конструкции любого совре­менного самолета, поскольку фюзеляж нагружен изгибающим моментом, меняющимся в очень больших пределах, и в фюзеляже любого самолета обязательно имеются большие вырезы..