Файл: Колганов И.М., Дубровский П.В., Архипов А.Н., 2003 - Технологичность авиационных конструкций, пути повышения. Том 1.pdf

116

Заделка кромок узлов производится применением вкладышей, z-образными и швеллерообразными профилями [24] (рис.3.19,а), уголковым профилем со стеклотканью, пропитанной связующим, загибом внутренней или наружной обшивок и др.

Рис.3.19. Способы заделки кромок и местного усиления в сотовых конструкциях : а – заделка кромок узлов при использовании ПКМ; б – участки узлов сотовых конструкций, воспринимающих сосредоточенные нагрузки. 1 – обшивка; 2 – стыковочный профиль (лонжерон, стенка); 3 – сотовый заполнитель; 4 – стыковочный профиль панели; 5 – законцовочный профиль; 6 – вспенивающаяся композиция; 7 – уплотненный сотовый заполнитель; 8 – усиливающий профиль прямоугольного сечения; 9, 11 – вклеенные втулки разной конструкции; 10, 12 - усиливающие профили

Вкладыши применяют при склеивании тонкостенных сотовых обшивок и панелей небольшой высоты. Материалом для вкладышей служат алюминиевые и магниевые сплавы, стеклотекстолит и др. На сборку вкладыши подаются после механической обработки с заданными размерами. При этом обычно дополнительно применяют соединение заклепками с большим шагом.

117

Технологичной является заделка с применением законцовочного профиля 5, изготовленного обычно из магниевого сплава, стеклотекстолита и других материалов. При этом обеспечивается высокая жесткость рулевых поверхностей по задней кромке. Возможно заделку произвести перегибом обшивки (см. рис.3.7) с установкой внутри вкладыша.

На рис.3.19,б приведены наиболее распространенные варианты местного усиления сотовых конструкций, способного воспринимать сосредоточенные нагрузки :

уплотненным сотовым заполнителем 7; вклеенным в сотовый заполнитель профилем прямоугольного сечения 8; вклеенными в сотовый заполнитель втулками 9;

корытообразным профилем 10, полки которого вынесены наружу панели; втулками 11 с фланцами, которыми они прикреплены к обшивке панели за-

клепками; вклеенными в сотовый заполнитель различными профилями 12 с уплотнени-

ем заполнителя вокруг них.

В сотовых конструкциях наиболее ответственным является соединение

обшивок с сотовым заполнителем и элементами каркаса. Прочность соединения должна быть такой, чтобы конструкция работала как монолитная. Повышение прочности соединения получают при уменьшении размера ячеек, что позволяет увеличить площадь склеивания, но приводит к повышению массы заполнителя. Данный недостаток устраняют уменьшением толщины и повышением предела прочности фольги.

Конструктивные схемы и рекомендуемые способы соединения даны на рис.3.20. Схема «а» представляет типовую конструктивную схему соединения с использованием законцовки, выполненной перегибом обшивки 5 с закреплением ее на вкладыше 4. На рис.3.20,б показаны соединения сотовых конструкций между собой с помощью накладок 7, например, для соединения клиновидных агрегатов встык или накладок 7 и вкладыша.

Конструктивные схемы «в» иллюстрируют соединение сотовых панелей между собой через элементы каркаса 9, 10.

Обшивки приклеивают к сотовому заполнителю и элементам каркаса од-

новременно. Участки обшивки, склеиваемые с лонжеронами и нервюрами, выполняют обычно большей толщины. Локальное увеличение толщины получают травлением обшивок либо приклеиванием к ним накладок. Для нескоростных самолетов, когда требования аэродинамики понижены, технологичней накладки и ленты располагать с наружной стороны агрегата.

При использовании клееклепаных соединений сначала обшивки приклеивают к каркасу одновременно с сотовым заполнителем 4, затем сверлят и зенкуют отверстия, вставляют заклепки и клепают на прессе.

При проектировании стыков необходимо обеспечить заданную прочность, гладкие переходы по наружной поверхности и наименьшие затраты при изготовлении.

118

Рис.3.20. Конструктивные схемы и способы соединений в конструкциях с сотовым заполнителем : а – соединение обшивок с сотовым заполнителем и элементами каркаса; б – соединение сотовых конструкций между собой; в – соединение сотовых панелей между собой через элементы каркаса. 1 – каркас; 2 – обшивка; 3 – сотовый заполнитель; 4 – вкладыш; 5 – законцовочный профиль, выполненный перегибом обшивки; 6 – вспенивающаяся композиция; 7 – накладка; 8 – профиль стыковочный панели; 9 – профиль каркаса; 10 – профиль специальный

119

4.ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ ДЕТАЛЕЙ КАРКАСА ИЗ ПРОФИЛЕЙ

4.1.Применение в конструкциях узлов летательных аппаратов деталей из профилей

Вконструкции любого летательного аппарата невозможно обойтись без профильных деталей, используемых обычно как подкрепляющий набор в оболочковых конструкциях и для его соединения с обшивками (компенсаторы).

Детали из профилей могут быть малкованными, с подсечками, прямолинейными и криволинейными; из разных материалов и разной толщины; прессованными и гнутыми из листовых заготовок, постоянной формы сечения и переменной (фрезерованые).

Прессованные профили применяются повсеместно, хотя по многим конст- руктивно-технологическим показателям они заметно уступают гнутолистовым, внедрение которых в конструкции ЛА является важной задачей НИИ и производственных коллективов авиазаводов.

Выпуск прессованных профилей (рис.4.1) давно освоен металлургической промышленностью и трудно их вытеснить из традиционно сложившихся конструкций ЛА.

Рис.4.1. Сечение прессованных профилей, применяемых в конструкции летательных аппаратов : а – для подкрепляющего набора панелей; б – для силовых конструкций планера; в – специальные профили

Профили рис.4.1,а являются широко используемыми как подкрепляющий набор оболочковых конструкций. В слабо нагруженных панелях устанавливают уголковые профили как равнополочные, так и неравнополочные толщиной s от 0,6 … 0,8 мм для легких нескоростных самолетов до 2,0 … 3,0 мм для тяжелых машин типа Ан-124 «Руслан».

120

Наиболее широко используются в панельных конструкциях фюзеляжа Z-образные профили. Примерами таких конструкций могут служить панели фюзеляжа самолета Ту-204.

Профили, представленные на рис.4.1,б находят применение на тяжелых самолетах и космических кораблях. Профили швеллерообразные и таврового сечения широко используются по стыкам панелей; профили двутаврового сечения – больше как продольные, а также и поперечные балки.

Ширина b полок профилей типовых конструкций должна быть унифицирована. Для профилей легких самолетов b = 10-15 мм, определяется диаметром заклепок dЗ и сварных точек dТ из условия обеспечения необходимой величины перемычки. При толщине профилей s > 1,5 … 2,0 мм полки имеют ширину не менее b = 16-20 мм.

Прессованные профили имеют значительные утолщения по зонам сгиба за счет наружного радиуса R близкого к нулю и внутреннего r = (3 … 5)s, что повышает их жесткостные характеристики.

Третья группа профилей (рис.4.1,в) используется в основном в силовых конструкциях планера : полки лонжеронов, усиленных нервюр, балок местного усиления и т.п. Исключение составляет законцовочный профиль рулевых поверхностей, гарантирующий их необходимую жесткость по задней кромке. Для повышения эффективности работы необходимо материал таких профилей максимально разносить по ширине b.

При высокой жесткости прессованные профили уступают гнутолистовым по эффективности использования материала из-за нестабильности механических свойств по длине, для чего профили выпускают с плюсовым допуском по толщине. Наличие плюсового допуска, тогда как гнутолистовые имеют минусовый допуск (допуски на листовой материал), не может обеспечить минимальную массу конструкций, что является важнейшим при проектировании ЛА.

В настоящее время в отечественном авиастроении используется до 200

типоразмеров гнутых профилей, сечения и параметры основных из которых представлены в табл. 4.1. Однако такие профили из алюминиевых, титановых сплавов, нержавеющих сталей получают гибкой из листа традиционными способами с радиусами по зонам сгиба, равными 2…3 толщинам исходной листовой заготовки, что не удовлетворяет авиастроение.

Создание усилиями научно-исследовательских подразделений ВИАМ, ВИЛС и др. совместно с металлургическими и авиастроительными предприятиями перспективных высокопрочных и легких сплавов позволило уменьшить толщины используемых в конструкциях ЛА листовых материалов. Профили из высокопрочных материалов, которые оказываются труднодеформируемыми, невозможно получить методом прессования толщиной менее 1,0…1,5 мм, а потому их изготовление из листа стало неизбежным. Изготовление гнутолистовых тонкостенных профилей методами холодной деформации при наружных радиусах R по зонам сгиба более 3…5 толщин не обеспечивает необходимую жесткость уголковой зоны, тем более имеет место локальное утонение материала. Их изготовление при горячей деформации значительно усложняет и удорожает процесс.