Расчет усиленных нервюр

Содержание.

Сокращения 2

Задание 3

Схема консоли стабилизатора 4

Определение нагрузок на элементы конструкции 6

Расчет проушины моментного узла 14

Схема управления рулем высоты 15

Технологическая проработка конструкции агрегата 17

Приложение А (чертеж консоли стабилизатора)

Приложение Б (чертеж стапеля сборки стабилизатора)

 

 

 

Сокращения

КСС – конструктивно – силовая схема.

РВ – руль высоты.

Ц.Ж. – центр жесткости.

ЭМ – электронная модель.

КД – конструкторская документация.

СП – сборочное приспособление.

БО – базовые отверстия.

СО – сборочные отверстия.

 

Задание

Разработать стабилизатор маневренного самолета. КСС стабилизатора – двухлонжеронная. Вариант задания – Г-2-2

№ профиля			2,5
Профиль	в=- н		2,18	3,90	4,46	4,78	5,00	4,84	4,40	3,05

Схема консоли стабилизатора.

Нервюра №1-бортовая

Нервюра №2-корневая

Нервюры №№ 3, 4, 5, 7, 8, 9, 10 – обычные

Нервюры №№ 6, 11 – силовые

Обозначения, принятые в сечениях.

Рис. 5

Обозначения:

b – хорда, мм;

Х₁ –координата оси переднего лонжерона от носка профиля, мм;

Х₂ - расстояние между лонжеронами, мм;

Х₃ – координата центра жёсткости ( Ц.Ж. ) от оси переднего лонжерона, мм; Х₄ - координата оси вращения РВ, мм;

Н_{пер.л-на} – строительная высота переднего лонжерона, мм;

Н_{задн. л-на} – строительная высота заднего лонжерона, мм;

– сила, действующая вдоль стенки переднего лонжерона от воздействия силы Q, кг;

– сила, действующая вдоль стенки переднего лонжерона от воздействия крутящего момента М_крут., кг;

–сила, действующая вдоль стенки заднего лонжерона от воздействия силы Q, кг;

–сила, действующая вдоль стенки заднего лонжерона от воздействия крутящего момента М_крут., кг;

F- площадь, ограниченная теоретическим контуром и осями переднего и заднего лонжеронами, мм².

Определение нагрузок на элементы конструкции.

В полете на стабилизатор действуют распределенные аэродинамические силы, приложенные непосредственно к обшивке в виде сил разряжения и давления и сосредоточенные массовые силы от агрегатов (РВ), приложенные в узлах навески. Воспринимаются эти нагрузки КСС стабилизатора.

Определение геометрических параметров и нагрузок,

Действующих в сечении А-А.

Сечение А-А – корневое сечение.

Рис. 6

b = 1107.54мм.

Х₂= 500 мм.

Н_{пер.л-на} = 94 мм;

Н_{задн. л-на} =70 мм;

ƩQ=3825 даН (снято с эпюры);

М_изг.=3035 даН (снято с эпюры);

 

Распределение нагрузки ƩQ между стенками переднего и заднего лонжеронов производится исходя из того, что данная нагрузка ( условно ) приложена в Ц.Ж. сечения, т.е. отсутствует крутящий момент. Распределение производится по формуле:

= ƩQ · = 3825 · = 2460,5 даН.

ƩQ · = 3825· = 1364,5 даН.

Определение Ц.Ж. – точки, относительно которой сумма моментов от действия сил и

Х₃= = · мм.

 

Расчет панели

Определяем силы, действующие на верхнюю и нижнюю панели:

Введем коэффициент K, характеризующий долю момента, воспринимаемого поясами:

K=0,85

Площадь переднего лонжерона:

Для сжатой панели вводим приведенную толщину обшивки:

Толщина обшивки:

где t – шаг стрингеров

Задаемся δобш, δmin<δобш< δmax

Потребная площадь стрингера:

Определяем толщины стенок лонжеронов

q∑пер. = qQпер. + qMкр

q∑зад. = qQзад. – qMкр

 

Проверяем панель и стенки лонжеронов на устойчивость при сдвиге по формуле:

Где

Для стенки:

а- расстояние между стойками, подкрепляющими стенку

b- высота стенки

Для обшивки:

а- расстояние между стрингерами

b- расстояние между нервюрами

Результаты расчетов приведены в таблице:

 

	А-А
Номер сечения
L удаление сечения от оси												мм
Qу, даН												даН
M изг												даН*м
q возд												даН/м
дельта, мм												мм
M крут												даН*мм
	A-A
Материал Д16	σв	τB	Е
	даН/мм^2	даН/мм^2	даН/мм^2
Доля воспр. нагр. лонж-ми	0,85
Н пер. л-н		90,7	87,4	84,1	80,8	77,5	74,2	70,9	67,6	64,3		мм
Н зад. л-н		67,6	65,1	62,7	60,2	57,8	55,3	52,9	50,4	48,0	45,5	мм
ΣQ		3385,13	2945,25	2702,63		1826,7	1193,4	902,7				даН
Mизг,												даН*мм
Х2		482,8	465,6	448,4	431,2		396,8	379,6	362,4	345,2		мм
Шаг стрингеров, b												мм
Шаг нервюр, a	167,5	167,5	167,5	167,5	167,5	167,5	167,5	167,5	167,5	167,5	167,5	мм

 

 

Определение геометрических параметров и нагрузок
N на верх. И ниж. Панель												даН
F перед. пояса/2												мм2
F зад. пояса/2												мм2
F панели	178,5	148,8	116,9	93,6	68,5	50,8	31,4	21,6	10,8	5,7	0,0
δ обш. мин.	0,55	0,51	0,45	0,43	0,41	0,32	0,21	0,17	0,12	0,09	0,06	мм
δ обш. макс.	3,8	3,7	3,6	3,4	3,3	3,2	3,0	2,9	2,8	2,6	2,5	мм
δ обшивки выбр.
Площадь стрингера	19,8	11,5	2,6	-3,9	-10,9	-15,9	-21,2	-24,0	-27,0	-28,4	-30,0
R от Q пер. л-н	2460,5	2177,4	1894,3	1738,1	1581,9	1174,5	767,2	580,3	393,4	282,8	172,2	даН
R от Q зад. л-н	1364,5	1207,7	1051,0	964,5	878,1	652,2	426,2	322,4	218,6	157,2	95,8	даН
Центр жесткости Х3, мм	178,4	172,3	166,1	160,0	153,9	147,8	141,7	135,6	129,5	123,4	117,3	мм
F, мм2												мм^2
q мкр	6,44	5,93	5,32	5,07	4,76	3,73	2,49	1,99	1,38	1,06	0,67	даН/мм
q пер.	32,6	29,9	27,0	25,7	24,3	18,9	12,8	10,2	7,2	5,5	3,5	даН/мм
q зад.	13,0	12,0	10,8	10,3	9,8	7,6	5,2	4,1	3,0	2,2	1,4	даН/мм
δ перед. стенки	1,36	1,25	1,12	1,07	1,01	0,79	0,53	0,42	0,30	0,23	0,15	мм
δ перед.стенки выбр.	1,8	1,8	1,8	1,8	1,5	1,5	1,2	1,2		0,8	0,8	мм
δ зад. стенки	0,54	0,50	0,45	0,43	0,41	0,32	0,22	0,17	0,12	0,09	0,06	мм
δ зад. стенки выбр.	1,2	1,2				0,8	0,8	0,8	0,8	0,8	0,8	мм
Рассчет на потерю устойчивости
участок
τ действ панели	5,93	5,32	5,07	4,76	3,73	2,49	1,99	1,38	1,06	0,67		даН/мм^2
τкрит панели	3,62	3,82	4,05	4,30	4,58	4,90	5,26	5,67	6,15	6,69		даН/мм^2
τ действ перед. стенки	16,63	14,99	14,30	16,23	12,59	10,69	8,48	7,20	6,83	4,36		даН/мм^2
τкрит перед. Стенки	19,27	20,49	21,85	16,23	17,41	12,00	12,98	9,79	6,84	7,50		даН/мм^2
τ действ зад. стенки	9,96	10,83	10,33	9,83	9,46	6,52	5,14	3,69	2,77	1,80		даН/мм^2
τкрит зад. стенки	14,43	10,70	11,45	12,29	8,47	9,16	9,94	10,83	11,85	13,03		даН/мм^2

Расчет нервюр

Определяем аэродинамическую нагрузку, действующую на нервюры:

q – распределенная нагрузка по размаху ГО

∆Z – шаг нервюр

Определяем потребную площадь стенки:

Н_ст – высота стенки

Задаемся δст.

Проверяем стенку на потерю устойчивости:

, где

 

 

Расчет усиленных нервюр

Усиленные нервюры помимо сохранения аэродинамического контура и восприятия воздушной нагрузки предназначены для восприятия сосредоточенных нагрузок, в данном случае нагрузка, передаваемая через кронштейн навески руля высоты на стенки лонжеронов.

Нагрузка ∆Q с кронштейна подвески руля высоты через стенку нервюры распределяется между стенками лонжеронов пропорционально их жесткости на изгиб. Изгибающий момент кронштейна добавляется к моменту R1*B , воспринимается поясами нервюр и передается на обшивку в виде потока касательных сил, трансформируясь в крутящий момент крыла:

Поток погонных касательных сил определится выражением:

Перерезывающая сила в сечени стенки нервюры будет равна:

Изгибающий момент:

,где Нх – высота стенки в сечении x,

Нх ср – средняя высота контура до сечения х.

 

Результаты расчетов приведены в таблице:

 

 

Расчет нервюр
N нервюры
L удаление сечения от оси, мм		167,5		502,5		837,5		1172,5		1507,5		мм
Усиленные	+	+			+					+
Х2		482,8	465,6	448,4	431,2		396,8	379,6	362,4	345,2		мм
∆Z		167,5	167,5	167,5	167,5	167,5	167,5	167,5	167,5	167,5	167,5	мм
Хорда, bi												мм
q			2561,25		2483,4							даН/м
а, вынос руля												мм
Скачок ∆Q от руля												даН
R1 на передней стенке												даН
Мкр от руля
q кр от руля		1,8			2,6					1,0
Qx
Мх изгибающий момент
Площадь пояса		64,1			84,7					24,9
Стенка:
Рн.												даН
Потребная δст	0,11	0,38	0,23	0,23	0,46	0,23	0,22	0,21	0,20	0,19	0,00	мм
Принимаем δст =	0,8	1,2			1,2	0,8	0,8	0,8	0,8		0,8	мм
Потреб. высота по сдвигу, не менее	11,2	25,6	17,9	17,6	29,3	21,1	20,5	18,9	17,2	12,9	0,0	мм
Н ст. min	70,0	68,8	67,6	66,3	65,1	63,9	62,7	61,4	60,2	59,0	57,8
Н ст. max	94,0	92,4	90,7	89,1	87,4	85,8	84,1	82,5	80,8	79,2	77,5
Принимаем высоту												мм
Потеря устойчивости:
τ действ стенки max	4,5	11,4	8,9	10,1	18,5	16,9	20,5	23,8	31,8	30,9	0,0	даН/мм^2
τкрит стенки min	6,5	18,1	15,9	20,7	36,4	25,9	40,4	64,4	137,5	363,1	232,4	даН/мм^2