Файл: Иркутский национальный исследовательский технический университет институт заочновечернего обучения Кафедра Самолётостроения и эксплуатации авиационной техники.docx

В зависимости от того, какими силовыми элементами в основном воспринимается изгибающий момент, силовые схемы крыльев делятся на лонжеронные, кессонные и моноблочные [4].

Для анализа принимается кессонная КСС двухлонжеронного крыла с долей восприятия изгибающего момента лонжеронами 0,4.

Под проектировочным расчётом в данном случае понимается приближённый расчёт на начальном этапе проектирования. Как правило, на этом этапе определяются необходимые площади сечений силовых элементов крыла в рамках установленной расчётной схемы.

В случае стреловидного крыла у прототипа за расчетное примем сечение крыла, расположенное на некотором расстоянии от места крепления к фюзеляжу, то есть без учёта влияния стреловидности. Для двухлонжеронного крыла это расстояние, примерно, равно ширине межлонжеронной части крыла в центральном сечении. Силовой треугольник рассматривается в уточнённых расчётах.

При проектировочном расчёте пренебрегается влияние носовой и хвостовой частей крыла, поскольку носовая часть крыла расположена близко к нейтральной оси и её момент инерции мал. Хвостовая часть, как правило, вырезана под элероны или закрылки.

Для двухлонжеронной схемы передний лонжерон располагается на

хорды крыла. Положение заднего лонжерона определяется необходимой площадью элерона и закрылков и соответствует

хорды.

В данном случае принимается положение переднего лонжерона на

хорды, заднего лонжерона – на

хорды. Длина центральной хорды

(см. таблицу 2.2). Следовательно, межлонжеронное расстояние в центральном сечении

равно:

Тогда с учётом продольного размера и расположения характерных сечений эквивалентного крыла за расчетное принимается второе сечение (см. рис. 2.2).

Рассмотрим геометрические характеристики сечения. Величина хорды в расчетном сечении (см. таблицу 2.2) равна

. Пользуясь атласом авиационных профилей, принимается подходящий для самолета данного типа аэродинамический профиль, например, 18% профиль ЦАГИ-МАИ серии В-18%. Координаты характерных точек профиля приведены в таблице 4.1. На изгиб работает только межлонжеронная часть сечения крыла (участок профиля сечения, заключенная между передним и задним лонжеронами). Ограничимся координатами только тех точек профиля, которые расположены на этом участке.
Таблица 4.1 – Координаты точек профиля расчетного сечения

20	25	30	40	50	60	65	70
10,9188	11,5996	11,8980	11,6424	10,4760	8,7192	7,7066	6,6384
-5,5548	-5,7800	-5,9364	-6,0984	-6,0300	-5,7528	-5,4900	-5,1408
0,5552	0,6940	0,8327	1,1103	1,3879	1,6655	1,8043	1,9431
0,3031	0,3220	0,3303	0,3232	0,2908	0,2420	0,2139	0,1843
-0,1542	-0,1604	-0,1648	-0,1693	-0,1674	-0,1597	-0,1524	-0,1427

Рисунок 4.1 – Геометрия профиля кессонной части крыла

С учётом относительных значений характеристик принятого профиля крыла, приведённых в таблице 4.1, уточняются численные значения параметров геометрии рассматриваемого сечения крыла:

- длина хорды профиля в расчетном сечении

;

- высота 1-го лонжерона:

;

- высота 2-го лонжерона:

;

- максимальная высота профиля:

- расстояние между лонжеронами:

.

Поперечное сечение рассматриваемого типа крыла показано на рис. 4.2, а. Следует отметить тот факт, что панели кессона крыла в окрестности рассматриваемого сечения, являются не сборными, то есть стрингеры и обшивка монолитны. Доля изгибающего момента, воспринимаемая лонжеронами

. Материал, из которого изготовлены элементы кессона – высокопрочный алюминиевый сплав Д16АТ. Предел текучести для него

; модуль продольной упругости

а) - реальная геометрия сечения;
б) - геометрия эквивалентного сечения с усреднённой высотой

Рисунок 4.2 – Сечение кессона крыла
На начальном этапе проектировочного расчёта крыла на изгиб расчётной схемой является двухпоясная балка, поперечным сечением которой является прямоугольный контур с рабочей высотой

(рис. 4.2, б).
Приведенных исходных данных достаточно для выполнения проектировочного расчета сечения крыла.

Верхний и нижний пояса межлонжеронной части сечения представлены в виде прямоугольников (см. рис. 4.2, б).

Расстояние между центрами тяжести таких упрощенных поясов определяется по формуле:

где

– множитель, введенный в силу того, что в числителе используются размеры, относящиеся к внешнему контуру сечения.

4.2 Проектировочный расчет поясов расчетного сечения

4.2.1 Схематизация действия изгибающего момента

Действие изгибающего момента

в расчётном сечении (см. табл.2.2) заменяется парой сил

где

– продольные силы, действующие в верхнем и нижнем поясах сечения.

4.2.2 Проектировочный расчет верхнего пояса сечения

Площадь сечения верхнего пояса:

где

– множитель, введенный в знаменатель в связи с тем, что верхний пояс работает на сжатие, а потеря устойчивости происходит, как правило, раньше, чем напряжения достигают значения предела текучести

.

С учётом доли изгибающего момента, воспринимаемого лонжеронами, определяем площадь поперечного сечения верхней панели кессона:

Рисунок 4.3 – Монолитная панель
В верхний пояс сечения крыла представляет собой монолитную панель: обшивка и подкрепляющие её рёбра жёсткости (рис. 4.3) [5].
Шаг стрингеров