Учебник Житомирский, страница 14

Листы об|нивки соединяют встык (рис. 2.30, а и б) или внахлестку (рис 2.30, в и г) при помощи потайных заклепочных, клеевых илн сварных швов. С аэродинамической точки зрения лучше соединение встык. Стыки приходятся обычно на элементы каркаса (см. рис. 2.30, ц и б). В последнее время получили распространение трехслойная обшивка, обшивка вафельного типа и монолитные панели.

Работа обшивки на растяжение, сжатие и сдвиг. В случае растяжения обгпивка разрушается при напряжениях а~.„=-йа,, 1де коэффициент, учитывающий концентрацию напряжения в местах соединений, А=0,8 ..1,0. Значение Й зависит от типа соединения, например ддя заклепочного соединения Й =0,95. При сжатии и сдвиге обшивка теряет устойчивость Для элемента обшивки — пластины опи»» Ф рающеися на первюры и стрингеры,— кри гичсские МФ напряжения потери устойчивости о.„и т„р в пределах упругости определяются из выражений: при сжатии а ~,~ = А,по,' при сдвиге т„,.~=А.то, на краях панелей также должны быть жесткие окантовывающие элементы для восприятия сОсредотОченных снл и предОхранения заполнителя (рис 235, ц, б, г) В местах стыков слоистой обшивки между собой (рнс 2 35, в) и с элементами силового набора крыла (см рис 2.35, г) используются окантовки, Соединяемые паЙкОЙ или склеЙКОЙ с несущимн слоямн обшивки и с заполнителем Для соединений используются болты или винты с анкерными гайками, вкладыши, втулки (см рис 2 35, д, е, ж, и, ес).

Конструкции типовых узлов панелей шарнирный узел с использованием специального кронштейна, закрепленного на Х-образной законцовке панели, и накладки (рис 235, з); стык хвостовой части рулевой поверхности с сотовым заполнителем со с~дней частью (рис 235, и, к) 116~ Разновидностью слоистой обшивки является разнесенная обшивка с заполнителем в виде гофра (рис 236) из того же материала, что и внешние слои, направленного вдоль Образующих оболочки и способнОго воспринимать продольные силы Ж Такая конструкция обладает очень высокой жесткостью и выгодна в весовом отношении М о и о л и т н ы е п а н е л и Стремление уменьшить число соединяемых деталей и повысить герметичность крыльев, заполняемых топливом, за счет уменьшения числа швов, а также стремление получить гладкое крыло достаточной прочности и жесткости при меньшей массе привели к разработке и внедрению монолитных панелей — конструкций, где обшивка и подкрепляю щие ее ребра жесткости образуют единое целое (рис 237, а, б, в).

Панели с перекрещивающимися ребрами называют панелями вафельного типа Панель (см рнс 2 37, б) проще в производстве, но менее жестка и при такой панели сложнее осуществить связь с нервюрами. Крылья с монолитными панелями, имеющими, как правило, большую толщину обшивки, обладают повышенной жесткостью на кручение (что важно для борьбы с такими явлениями, как реверс элсронов, дивергенция и флаттер (см гл 10)), обеспечивают более гладкую поверхность крыла и возможность получения панели переменного сечения (в соответствии с действующими нагрузками) Это позволяет получать равнопрочную и потому более вьюгодиую в весовом отношении перед сборно-клепаннымн конструкцию Масса панели тем меньше, чем меньше Ь,я Я,„=Е~В, где  — ширина панели, Š— площаь сечения).

Чтобы выиграть в массе крыла, улучшить качество его внешней поверх ности путем умсе ыиення числа крепежных деталей и сократить объем сборочно клепальных работ, стараются делать панели как можно длинееее меньше нагруженных поперечных швов, требующих бОльших затрат массы) днако изготовление таких панелей требует сложного и дорогостоящего оборудования, оно трудоемко, связано с большими отходами материала (особенно при фрезсрованных панелях) и с большей опасностью (чем в расчлененных конструкциях) распространения усталостных трещин (их здесь труднее локализовать) Изготовление длинномерных (более 20 м) панелей прессованием более перспективно (меньше отходов при минимальном припуске на заготовке, меньше трудозатраты на механическую обработку и др ) Однако изготовление таких панелей требует разработки специальных технологических процессов и специального оборудования. На рис.

237, г показан ~орец монолитной панели с профилем разъема для поперечного стыка панелей и сам стык панелей с помощью стыковых болтов (рис 237, д) по профилям Ф Рнс 2 36 Трехслойная обеинвка с гофрированным заполнителем Рис 237 Типовые сечении монолитными панелей Монолитная панель с профилем разъема разъема На рис 2.26, и, ес показано соединение монолитных панелей 4 с лонжероном 2, нервю~й 7 и продольный стык панелей Как видно из этих рисунков, нервюрье с ~~ки~~ п~нелямн соединяются с помощью книц б Панели мОгут быть изготовлены прессованием, штампОвкОЙ, химическим травлением, фрезерованием, литьем В работе 17'1 подробно рассматриваются преимущества и недостатки каждого из этих способов П анели из ком пози ционны х материалов (см подразд 16 5) позволяют получать высокопрочную и жесткую конструкцию крыла при значительно меньших затратах массы Панели из КМ изготавливают в виде гладких слоистых обшивок, обшивок со стрингерным подкреплением или трехслойных обшивок с сотовым заполнителем с использованием автомати зированиых для этих целей пОТОчньех линий Слоистпя глцдесця пййвяо сОстОит из нескольких слоев лент из ВОЛОкОн, пропитанных полимерной матрицей, шириной до ЗОО.

АОО мм, укладываемых на укладочную машину поочередно с ориентацией: по хорде (90"), под углами к хорде (-~-45') и перпендикулярно хорде (О ). Уложенные таким образом слои Обшивки обеспечивают наивысшие прочностные характеристики панели 122!. Далее панель предварительно обжимается и В неотвержденном состоянии обрезается по контуру. После этого панель помещается В пресс-форму, Вакуумируется и отверждается в автоклаве. Панель со стривгерним подкреплением изготавливается из предварительно отформованных обшивки и стрингеров с последующим их отверждением, в процессе которого обшивка соединяется (склеивается) со стрингерами.

Процесс изготовления трехслойной панели с заполнителем Включает в себя операции предварительного формования обеих обшивок, изготовления В размер обшивок заполнителя„сборки всех этих элементов для склеивания — отверж- дениЯ с базироВанием на наружную обшиВку В специальной фОрме, Вакуумирования н отверждения. На рис. 2.37, е показаны различные виды панелей со стрингерами (1, 2, 6), оребренные панели (3, 4, 5), В том числе и с силовыми Вставками 10 между слоями, трехслойиые панели (с сотовым заполнителем 7 и гофром 8, У). На рис. 2.37, ж приведена конструкция кессона с оребренными панелями и показано сечение по обшивке с ребром и с силовой вставкой 10. 2.7.2.

Стрингеры — продольные элементы, подкрепляющие обшивку. Они нагружаются осевыми усилиями от изгибающего момента крыла и поперечными силами от местной воздушной нагрузки. При этом определяющими прочность стрингера являются продольные усилия, действующие в нем при восприятии изгибающего момента крыла. Величина этих усилий зависит от КСС крыла и определяет форму и потребную площадь поперечного сечения стрингера. Отношение массы стрингеров к массе крыла составляет от 0,04...0,08 В лонжеронных крыльях и до 0,25...0,30 в кессонных крыльях. По форме сечения стрингеры бывают открытого и закрытого П-образного сечения, по способу изготовления — гнутые (рис.

2.38, а, поз. 1...7) и прессованные (рис. 2.38, б, поз, 8...17). На рис. 2.38, в показаны формы стрингера для придания жесткости задней кромке крыла. Приведенные здесь профили могут быть использованы не только в стрингерах, но и в качестве поясов нервюр (шпангоутов) и лонжеронов, а также — подкрепляющих стоек. Рис 2.38 Типоные профили стрингеров Г н у т ы е п р О ф и л и изГОтОвляют из листовОГО материала.

Открытые профили податливы, хорошо прилегают к обшивке, поверхность крыла получается гладкой, легко крепятся к обшивке и к другим элементам каркаса. Гнутые закрытые профили (рис. 2.38, поз, 6, 7) повышают о р сжатия профиля и обшивки (растет значение Ко (см. выра жение (2.22) ), так как меняются условия опираиия обшивки — шарнирное на защемленное), ио их трудно крепить к другим элементам конструкции„а двухрядный заклепочный шов портит поВерхнОсть крыла. П р е с с о в а и н ы е и р о ф и л и имеют обычно более толстую стенку, чем гнУтые, и пРИ пРочих Равных Условиих кРитические иапРЯжениЯ О„р сжатиЯ них выше, но их труднее крепить к обшивке (особенно с большой кривизной), акие профили лучше применять в сильно нагруженных панелях крыла„ оперения и фюзеляжа. Для повышения о.р сжатия профилей открытого сечения, иа их лапках со СВОбодным краем ВыпОлнйют утолщения — бульбы (см.

рис. 2,38, поз. У, 10, И) или на концах лапок делают отгибы (см. рис, 2.38, поз. 8...7). Обычно значение о,р стРингеРа, скРепленного с обшивкой, Выше значения о„изолированного стрингера — обшивка мешает стрингеру закручиваться и ориентирует плоскость выпучивания стрингера по нормали к своей пове хности, ри растяжении а„„р=(0,8...1„0)о,; о.р=й~оо., оо=0,9Е(6/Ь)~, где О— ширина; 6 — толщина стенки стрингера. В случае сжатия стрингер разрушается при потере устойчивости (выпучивание стенки — местная потеря устойчивости, искривлеиие оси— общая потеря устойчивости стриигером).

По размаху крыла к его концу для обеспечения равнопрочности конструкции площади поперечных сечеиий стрингеров (или число стрингеров) уменьшают, переходя на другой сортамент, или фрезерованием. 2.7.3. Лонжероны — продольные балки, состоящие из стенок 1 и поясов 2 (рис, 2.39, а, б). Пояса воспринимают изгибающий момент М крыла, работая на растяжение и сжатие, стенки, подкрепленные стойками 3, воспринимают поперечную силу (~ и мОГут участВОВать В ВосприЯтии крутящеГО момента Мк, замыкая контур крыла и работая в обоих этих случаях на сдвиг. Часть поперечной силы может уравновешиваться Вертикальными проекциями осевых сил 5 (рис. 2 39, г), если пояса лонжеронов (панели кессона) ие параллельны и сходятся под углом 7. В этом случае сила ф в стенке с-го лонжерона будет М меньше на величину д Г..

Отношение массы лонжеронов к массе крыла от 0,07...0,11 в кессонных крыльях и до 0,23...0,28 в лонжеронных крыльях 127) . В зависимости от конструкции стенки различают лонжероны балочного (рис. 2.39, а) и фермеяиого (рис. 2.39, в) типов. Лонжерон ы бал оч ного ти и а выполняют в виде составных (рис. 2.40,а, б) или монолитиых конструкций (рис.