Учебник Житомирский, страница 13

Элемент обшивки при этом работает на растяжение (рис 2.24, б) (если обшивка толстая — она работает и на поперечный изгиб). Эта нагрузка ~17) в форме поперечных распределенных сил через заклепки, работающие на отрыв, передается на стрингеры и нервюры. С; р и н г е р ы, опирающиеся на нервюры, как многоопорные балочки (рис 2.25) воспринимают распределенную нагрузку от обшивки и передают ее в виде небольшх сосредоточенных сил ~. на нервюры На рнс. 2.26 показаны различные варианты соединений обшивки (панелей), стрингеров и нервюр, а также передача нагрузок от стрингеров ц л Рис 2 26 Варианты соединений обшивки, нервюр и стрингеров между собой на нервюры Более подробно эти вопросы рассматриваются ниже в нодразд 2.7.5. Здесь же важно отметить то, что во всех случаях, когда стрингеры и нервюры крепятся непосредственно к обшивке (панелям), нагрузка со стрингеров на нервюры передается не только и не столько через одну единстенную заклепку на уголках (см рис.

2 26, а, б, г). сколько через заклепки на присоединенных к нервюрам участках обшивки (см рис. 226, 8) вблизи стрингеров. Н е рв юр ы нагружаются силами, которые передаклся иа них с обшивки д~ н со сгрингеров Р„, (рис. 2.27). Эту нагрузку в виде результируюших сил Ь9 иервюры передают на стенки лонжеронов пропорционально изгибной жесткости последних Е1, а момент нагрузки Лф относительно ИЖ сечения ЬфХс — на замкнутый контур сечения„. то и другое передается потоками снл — распределенными силами вдоль швов. Заклепки, связывающие нервюру со стенками лонжеронов н с обшивкой, работают при этом на срез.

П р и м е ч а н и е В тонкостенных сооружениях обязательно создаются элементы, специальная задача которых состоит в распределении, <раздаче» по тонкостенному сооружению пркложенных сил Такими элементами в конструкции самолета являются„главкым образом, иервюры и шпангоуты Для непосредственного восприятия сосредоточенных сил и нх раздачи применяются усиленные иервюры н шпангоуты, различные стоики, книиы н т д Все элементы, раздаюшне (трансформируюшие1 силы, связакы с тонкостенными частячн конструкиии распределениымн лниейнымн) связямн заклепочиымн, свариымн, клеевыми швами 59 Рис 2 2т Ндгруженис нервюры от обшивки и стрингеров и передача зтой нагрузки на стенки лонжеронов и ойнивиу И~„, ь9„ о 2«О ««9„(е~), ге«хаял панель грььеа I 'Ь бр«жт ~~,ЬР«а Ф«ВсЖ4Рдмп Нервюра своей стенкой связана заклепочными швами (сваркой склейкой) со стенками лонжеро- НОВ, а поясами — с ОбшиВкОЙ пО контуру ее обводов Зто ее опоры, Они не дают нервюре сдвинуться ВВерх пОд действием внешней нагрузки и повернуться относительно ЦЖ д' д Нагрузки от «-й нервюры пере- даются на этн опоры в виде распределенных снл Ад„, и А«««„.

При этом Ад„, — нагрузка от «-й нервюры на обшивку, ЛМ„Ы~,с 2Е«сссст «с«с«с с (2 17) Аф, — нагрузка от «-й нервюры на стенки «-х лонжеронов (см. рис. 2.27, б, силы Аф, и А(~~,), Р„,„, — площадь замкнутого контура (см, рис 227, в), образованного обшивкой и стенкой заднего лонжерона или задней стенкой. Под действием поперечной силы (~ происходит изгиб крыла За счет смещения сечений получается прогиб крыла. Если при этом нет поворота сечений, то прогибы обоих лонжеронов одинаковы, и они нагружены силами А9н н ЫЬ, пропорциональными их жесткостям на изгиб: Положение ЦЖ х может быть определено из формулы (е~)~ (е/), + (и)~' где  — расстояние между лонжеронами. Зная положение ЦЖ, можно определить действующий в сечении крутящий момент АМ„: АМ„,=Аф(х д — х ж). (2.21) Реакция лонжеронов на нагрузку от «-й нервюры реализуется в виде потоков А«7„= — Ад„'„где Аф,=Аф,/И~„Лд~,=А()~/Иъ, Ин и Нв, — высота стенок лонжеронов; реактивный момент со стороны обшивки на «-ю нервюру возникает в виде замкнутого потока Ад,б,— — — Ад„(см.

рис. 2,27). Значит, все реакции опор на нервюру являются распределенными и реализуются в виде потоков сил, срезающих заклепки в швах крепления иервюры к обшивке и стенкам лонжеронов. Эти реакции на нервюру, будучи направленными в обратную сторону (см. рис. 2 27, б), являются действием нервюры ««а стенка ло««жеронов и обшивку — ««агрулсой, передающейся, гстекающей.в иа 60 эти элементы с нервюры (для этого эти элементы и должны быть связан, между собой (рис.

2.28, б, см. также рис. 2 26) ). Лонжероны. Силовые потоки, переданные иервюрами иа стенки лонжеронов создают скачкообразно накапливающуюся от нервюры к нервюре поперечную силу в стенках лонжеронов. На рис, 2.28, а показаны нагружение и работа стенки переднего (первого) лонжерона крыла. Аналогичная картина имеет место и для стенки заднего (второго) лонжерона.

Стенки лонжеронов нагружены силами, стекающими с нервюр в виде ~~~~~~~ Лдн= — Ада и Ад~,= — Адв '. и уравновешиваются реакциями Й~ в узлах крепления лонжеронов к шпангоу- там фюзеляжа (см рис. 2.28, а). Я =ХА9 ~ю где Аф, и А(~ь, — приращение поперечных сил в стенках «-х лонжеронов, от каждой «-й нервюры. На рис. 2.28, а, б показано нагружение стенки и равновесие элементарной полоски стенки лонжерона шириной А~ (рис. 2.28, в), вырезанной по линии заклепочных швов с поясами лонжерона. По правой кромке этой полоски действует поток Адь, накопленный от конца крыла до рассматриваемого сечения.

По левой кромке (так как величина А~ мала) от отброшенной части стенки будет действовать такой же поток Ад~„но направленный противо- положнО. Однако полоска с~е~ки От деЙствия тОлькО этих пОтО~ОВ сил не будет в равновесии, Для равновесия по верхней н нижней ее кромкам должны действо- ВатЬ СИЛЫ В ВИДЕ ПотОКОВ д„СО СТОРОНЫ ЗаКЛЕПОК ПОЯСОВ, г д Рис 228 Схема иагружения стевж н поясов лонжеронов (панелей крыла) мости са молета. Выбор значений 5 ~, а и Ь связана с критическими напряжениями в обшивке при сжатии и сдвиге а„ро~ и т„,„~ и должен обеспечивать достаточную (не излишнюю) прочность и жесткость крыла прн минимальных затратах массы. Ре- ~%~ 37мфцУ Р~» Ряс 229 Схема нагружения крыла ченнем Из условия ра вно весия полоски стенки д„ЛгН = Лд~,ЛгИ следует, что д„=Лф, и что стенки лонжеронов от такой нагрузки работают на сдвиг, заклепки на поясах лонжеронов — на срез в горизонтальном направленни.

Я поясах через заклепки, связывающие их со стенкой, возникнут потоки осевых сил, которые уравновесятся реакциями 5~ и Я~ в узлах крепления лонжерона к шпангоутам фюзеляжа (рис. 2.28, а, г и д), Потоки, переданные стенками на пояса, нагружают панели накапливающейся к корню крыла осевой нагрузкой, чем обвспсчивается восюриятиг изгибаю. и4сго момента. При этом осевая нагрузка распределяется между элементами продольного набора пропорционально их жесткости на изгиб.

3амкнутые потоки, переданные нервюрами на обшивку, создают скачкообразно накапливающийся от непвюры к нервюре крутящий момент, который воспринимается замкнутым контуром обшивки и стенок. На рис. 2.27, б показано нагружение обшивки крыла от ~-й нервюры крутящим моментом ЛМ„= = Лфи2Р'комт~. Каждый замкнутый поток Лд,„кстекающий~ с нервюры на обшивку, сводится к АМ,„, стремящемуся повернуть вокруг ЦЖ данное ~-е сечение относительно соседних. Отсюда эта нагрузка вызывае~ общую деформацию .мкручивания крыла. Накапливаясь от конца крыла к корню, крутящий момент в бортовом сечении крыла М„ь станет равным,"~',~М (рнс. 2.29). Этот момент должен быть уравновешен в бортовом сечении крыла парой сил 0„на плече Вф„= =М„ь/В).

Обшивка крыла от действия М„работает нц сдвиг, как и стенка лонжерона. Чтобы показать это, достаточно взять элементарную полоску обшивки, как это делалось со стенкой лонжерона, и рассмотреть условия ее равновесия. Таким образом, общая деформация кручения крыла складывается;~з элементарных деформаций сдвига обшивки крыла. Обшивка сдвигом воспринимает крутящий момент М„. Чтобы крутящий момент мог передаваться по обшивке в виде замкнутого потока д., надо соблюдать следующие конструктивнь'.е условия: 1) обшивка должна быть замки~та не иметь разрезов, нарушающих замкнутость контура и передачу касательных усилий по контуру, Вырезы должны быть компенсированы (см $ 211), для передачи кру1яще о момента в бортовом сечении кр ла на узлы его крепления к фюзеляжу обшивка должна опираться на усиленную бортовую нервюру, способную трансформировать М.~ в пару сил Я„; 3) при действии эксплуатационной нагрузки обшивка не должна терять устойчивости (последнее зависит от толщины обшивки 6,~ и расстояний между ее опорами — нервюрами а и стрингерами Ь); ~11к~ 4) обязательна достаточность толщины обшивки для того, чтобы в полете изь ~, ь менения углов атаки крыла при его закручивании не и иводили к иедопустнмо- »Ь '»»»» э Р му нарушению устойчивости и управляе- ~Ь» '\~ шение этих вопросов связано с выбором КСС крыла и рассматривается ниже.

Разобрав работу крыла под нагрузкой и выяснив участие в этой работе его основных силовых элементов, рассмотрим теперь более подробно назначение и конструкцию этих элементов. 4 ~.7, НАЗНАЧГНИК И КОНСт~~КЦИЯ ОСНОВНЫХ СИЛОВЫХ ЗЛаМГНтОВ где'Ф, и й, — коэффициенты, зависящие от условий закрепления пластинки и соотношения ее сторон а!Ь (рис. 2,31). При шарнирном опирании сжатой пластинки по четырем граням с а/Ь~1 коэффициент К,=4, а при сдвиге Й,=(5,6+3,8) (Ь/ц)'. При защемлении (двухрядный заклепочный шов, закрытые стрингеры) значения й, и Ф, примерно в 1,7 раза больше 117~. После потери устойчивости при сжатии обшивка вблизи стрингеров работает достаточно эффективно, В приближенных расчетах считают, что обшивка работает ие всей своей Рис 2 30 Типовыесоелинеиия обшнвки 2.7.1.

Обшивка образует поверхность крыла, придает ему обтекаемую в соответствии с выбранным профилем форму, непосредственно воспринимает аэродинамическую нагрузку и передает ее на элементы продольного и поперечного набора крыла, работает на сдвиг от кручения крыла, принимает участие в восприятии изгибающего момента М, работая при этом вместе со стрингерами на растяжение или сжатие. Отношение массы обшивки к массе крыла равно 0,25.. 0,4 в зависимости от силовой схемы крыла, Наиболее простой по конструкции и наиболее распространенной является обшивка из листов дюралюмина, для самолетов с большой сверхзвуковой скоростью — обшивка из стали или титановых сплавов. Из КМ для обшивки стали применять углепластики и боропластикн. Толщина обшивки 6„~ может быть от нескольких десятых миллиметра до десяти мм и более.