Проектирование шпангоутов

 

Шпангоуты бывают нормальные и усиленные.

Нормальные шпангоуты – для: 1 создания и сохранения формы поперечного сечения фязеляжа; 2 восприятия местной воздушной нагрузки от обшивки и стрингеров; 3 для подкрепления обшивки, а при наличии стрингеров и стрингеров (панелей) при их работе на сжатие и сдвиг от М_{пан., стр}.

Усиленные шпангоуты – выполняют тоже эти функции + восприятие сосредоточенных сил от агрегатов и элементов расположенных в фюзеляже, и агрегатов и грузов присоединяемых к фюзеляжу. Шпангоут в хвостовой части может воспринимать нагрузки от двигателя и хвостового оперения.

 

8.4.1.Рассмотрим работу нормального шпангоута:

с точки зрения воздушных нагрузок носовая часть создает подъемную нагрузку.

Рассмотрим выделенный фрагмент:

 

В сечении фрагмент будет иметь следующий вид:

Шпангоут и обшивка соединены, шпангоут берет нагрузку от обшивки.

 

 

Если выделить этот участок и рассмотреть его, то получим:

- такие погонные касательные усилия возника-

ют в обшивке от воздушной нагрузки.

По салону же действует нагрузка распределяемая по шпангоутам, то есть эта

нагрузка переходит на боковинки в виде касательных усилий обшивки.

 

Рассмотрим изгиб фюзеляжа

Под действием растягивающих нагрузок

фюзеляж подвергается сжатию по верхнему

и нижнему наружным контурам,

и если не устанавливать шпангоуты фюзеляж

сложится, то есть приобретет следующий вид:

При работе панели на кручение:

при потере обшивкой устойчивости

появляются волнистости, рассмот-

рим сечение Б-Б.

 

по правилу параллелограмма

Таким образом при потере

устойчивости обшивки, на стрингер действует

сила направленная к центру фюзеляжа, а при потере

устойчивости и стрингера и обшивки нагрузка восприни-

мается шпангоутом.

При изгибе фюзеляжа панель

может потерять устойчивость

; с – коэффициент опирания

i – радиус инерции панели.

 

Выбор расстояния между нормальными шпангоутами.

Выбирается из условия m_min фюзеляжа

Рассмотрим зависимость изменения

m_пан и m_шп

 

 

 

 

Существуют следующие виды сечения шпангоутов:

 

8.4.2. Проектирование усиленных шпангоутов

 

Рассмотрим на примере самолета МиГ - 15

 

 

У транспортных обычно 2 – 3 части:

 

У пассажирских самолетов:

 

Усиленные нервюры также как и нормальные работают в своей

плоскости воспринимая такие же нагрузки, и сосредоточенные

силы.

 

С точки зрения механики такой шпангоут является 3(триж-

ды) неопределимым.

Вырежем участок и рассмотрим его:

 

 

Обозначим т.А; т.В; т.О; т.Д; т.С на шпангоуте.

 

 

т.А и т.Д – можно считать что здесь

у нас шарнир, тогда (см. рис).

 

 

Возьмем сумму моментов вокруг т.Д

Построим эпюры моментов и продольных сил.

 

 

 

 

 

Таким образом для каждого сечения равного силового шпангоута имеет

место нагружения:

j

 

 

Поэтому исходными данными для расчета равного силового шпангоута: R_внутр и R_внешн;

. Выбирают проектируемые параметры также как и для лонжерона: H, Q, M, N.

Начинают выбирать значения поясов исходя из условия восприятия изгибающего момента. Толщины стенки выбирают из условия восприятия поперечной силы Q.

После проектирования поясов и стенок определяют напряжения от действия продольной силы, после этого производится проверка: сумма напряжений в поясах от s<s_разр.

 

 

Лекция 33

 

Имеем 3 эпюры: Q (j), N (j), M (j). Для каждого сечения записываем исходные данные: M, N, Q, .

Расчет похож на лонжерон, тем, что и у лонжерона действуют M, Q. У лонжерона Н=сonst. У шпангоута Н можно менять (h_i) варьировать h_i с учетом min массы. , где погонные массы;

Почему же расчет с :

Если высота в 2 раза выше, то интенсивность в 4 раза ниже.

Мы убедились, что есть opt. Теперь определяем площади поясов. Ширина пояса, как правило, уже задана. Схема шпангоута выбирается по схеме лонжерона типа «Б».

 

B=f (параметры и размеры стыка с обшивкой)=

Пусть толщина пояса = d и одинакова в сжатой и растянутой зоне.

, т. к. тогда

. Находим из условия min массы: .

Рассмотрим упрощенный метод: М_р – известно, В – задано, Н – известно:

 

можем построить график несущей способности:

E=const; H=const; B=const;

Рассмотрим теперь алгоритм выбора поперечного сечения рамного силового шпангоута. Теперь E=const, а B=const=f();

 

 

Все пересчитываем для H_opt:

Теперь мы получили конкретное сечение и размеры. Надо проверить действие напряжений:

, где N – продольная сила;

Можно проверить еще так:

(+) для растянутой зоны:

(-) для сжатой зоны:

Если не выполняется, то надо увеличить d, т. к. N может быть очень велико.

При полете: растянутая зона;

При грубой посадке: сжатая зона;

Для стенки: , если не выполняется, то усиливаем. Вернемся к эпюрам:

Есть шпангоуты, H_opt по (j) разные.

 

Шпангоут заставляет работать и обшивку, накладки и. т. п.

,где – фактические напряжения; M, Q, N – если бы не было обшивки и накладок;

. Есть графики и таблицы для к_i.

Мы рассмотрели пример и расчет только от М, но еще действуют и Q и N, которые тоже отдельно надо рассчитывать.

Если к шпангоуту прикладываются несколько сил, то надо от каждой построить эпюры, а потом их сложить, если они действуют одновременно, по принципу суперпозиций, а потом только в каждом сечении определять М, Q, N и вести счет.

Расчет продольных и поперечных соединений и стыков в шпангоуте аналогичен с лонжероном.

Особенности соединения шпангоута с обшивкой:

Для соединения элементов: ;

Когда имеем дело с нормальными шпангоутами, то стрингеры проходят сквозь них, не нарушая работоспособности, а если шпангоут силовой, то проходить нельзя.

 

 

Лекция 37

Шасси

 

Шасси зависит:

· от поверхности аэродрома;

· от типа самолета и. т. д.

От шасси зависит очень много параметров самолета (узлы навески крыла и. т. д.).

Но, несмотря на эту возможность 90% летных происшествий происходит на режиме взлета-посадки. С другой стороны – шасси – элемент, лишний в полете.