Учебник Житомирский, страница 15

2.40, в). Пояса лонжеронов выполняются из высокопрочиых сталей или алюминиевых сплавов, чаще примеияются открытые толстостенные прессованные профили (см. рис. 2.40, б) . При выборе форм ы сечения пояса руководствуются задачей получения максимальноГО МОмента инерции лонжерона У~~„д прОстО- той изготовления, удобствами выдерживания профиля по длине лонжерона, удобствами крепления обшивки и стенок. Сечения лонжеронов на рнс. 2,41 в основном удовлетворяют этим требованиям. Вытянутая по ширине форма сечения пояса способствует увеличению момента инерции лонжерона 1, и снижению потребной площади его поясов Е„для восприятия осевых сил З, а отсюда, и уменьшению массы лонжерона (Возрастает рабочая высота Ир — РасстоЯиие межДУ ЦМ попсов лонжеРона и УменьшаютсЯ осевые силы 5 69 Рнс 241 Сеченнн лонжеронов Рне.

2 40. Конструкцнн составного (а, 61 н мо- нолнтного (е) лонжеронов Рнс 2 39 Лонжероны балочной н ферменной нон~трукиий Ураановлпнваине поперечной снлы (~ н нзгнбающего момента М в сечениях лонжерона от изгибающего момента М=5И ), Благодаря лапкам на поясах (рис. 2АО, а и 241, з, и) упрощается крепление обшивки и стенки к поясу, становятся меньше потери сечения под отверстия Форма пояса должна обеспечивать получение больших значений критических напряжений о„р, а они определяются значениями о„в лапок, зависящими от соотношений их длин и толщин, т. е. от " (Ь/6), (см. вид А на рис.

2 41). Для выдержмвания профиля крыла малкуются профили поясов (рис. 2.42, а, 6), на их лапки или на пояса ставится дополнительные накладки (рис. 2.42, 8, г, д). В корневой части крыла лонжероны заканчиваются моментными узла~и (см. $ 2 10) для крепления крыла и передачи на силовые шпангоуты фюзеляжа (~, М и М„. В целях экономии массы лонжеронов стараются максимально разнестн по высоте их пояса, увеличивая при этом значение Ир (см. рис.

2А2, а, б). Однако малковку поясов технологически очень сложно выпол~~ть. На мало- нагруженных концах крыла сечение лонжерона из двутаврового профиля мо жет быть заменено на швеллерное, отштампованное из листового материала, для уменьшения массы лонжеронов Площади их сечений к концу крыла уменьшают, применяя разные сортаменты профилей Если между поясами лонжеронов и обшивкой устанавливаются накладки (см рнс. 2,42, в, д), то уменьшение площадей таких составных поясов к концам крыла может достигаться уменьшением площади сечения накладок (не трогая сами пояса), что значительно проще На рис. 2.42, г показан пояс лонжерона с выравнивающей накладкой, но при таком решении уменьшается значение И„Лля уменьшения массы лонжеронов накладки на пояса могут выполняться из боропластиков с высокой удельной прочностью. При растяжении пояса разрушаются при о„,р —— Ао„где коэффициент К учитывает потерянную площадь под заклепки н болты (при растяжении пояса болты и заклепки не работают).

Критические напряжения местной потери Рнс 242 Типовые соединення обшнакн с поясом лонжеРона устойчивости о„„„определяются так же, как и для стрингера, а общей потери устойчивости лонжерона произойти не может, так как пояс подкреплен в двух плоскостях жесткими в своей плоскости обшивкой и стенкой. Разрушение ферменных лонжеронов происходит при наименьших значениях о„, местной или общей потери устойчивости. Стенки ло н же ро нов выполняются из листового материала. Тонкие стенки подкрепляют стойками (рис.

2.43, а), чаще уголкового сечения, с тем, чтобы разделить стенку на отдельные панели и тем самым повысить значения о.~,, зависящие от соотношения Ь/а и относительной толщины 6/Ь, где Ь в формуле (2.22) — меньший из размеров Ь или а пластинки (рис, 2.43, б). Роль стоек выполняют уголкового сечения профили (см. рис. 2.28, б и 2.43, а, б) и отбортовки стенок нервюр, используемые для крепления последних к стенкам лонжеронов, Стенка может выполняться в виде гофра (рис. 2.43„г) или трехслойной (рис, 2.43, д). В конструкции лонжерона может быть одна или две стенки (рис. 2.43, в), но при прочих равных условиях одна стенка толщиной 26 имеет значение о„„в четыре раза больше, чем при двух разнесенных стенках, каждая из которых толщиной 6 (см.

~рмулу (2.Ж)). Отсюда по- СЛЕдНИЕ ПрОИгрЫваЮт ПО МаССЕ. ОдНаКО дВЕ СТЕНКИ ОбЕСПЕЧИВаЮт бОЛЬшуЮ живучесть (если каждая из них обеспечивает восприятие нагрузки на стенку лонжерона), и, кроме того, разнесенные стенки создают лонжерону жесткость на кручение, образуя с поясами замкнутый контур, что ~ожет быть использО- вано в лонжеронах рулей, управляемо- 4, го стабилизатора, подкосной балки. Работа стенки на сдвиг показана на рис.

2.33 и 2.44. Как уже отмечалось, при потере устойчивости стенка работает далее на нормальные напряжения о Чтобы не допускать потери устойчивости стенкой, кроме подкрепляющих Рнс. 2.44. Работа стенкн лонжерона н» сдвиг Рве. 2АЗ. Варнанты конструкции стенок лок жероное 72 Рнс. 2А5. Конструкции стенки лонжерона ее стоек в стенке делают зиги (сечение Б — Б, рис. 2.45), Если в стенке есть отверстия для прокладки различных коммуникационных линий, прОводки управления и т. д., а также для обеспечения подходов при клепке, эти отверстия отбортовывают (сечение А — А, рис. 2.45), чем повышается жесткость стенки и снижается концентрация напряжений. Ф е р м е н н ы е л о н ж е р о и ы (рис.

2.39, в) . Чаще всего они представляют собой сварную или клепаную конструкцию, основными элементами которой являются трубы и ~~единяющие их подкосы. На р~сунке показан~ пОяса трубчатой фермы, воспринимающие растяжением-сжатием осевые силы 5 от изгибающего момента М, и подкосы, растяжением-сжатием воспринимающие поперечную силу 9.

Фермы, как правило, статически определимые, и это должно было бы обеспечивать меньшие затраты массы на восприятие действующих нагрузок. Однако с уменьшением строительных высот лонжеронов это преимущество быстро падает. Кроме того, в такой конструкции трудно обеспечить высокую живучесть. Статически неопределимые фермы всегда имеют большую массу. В современном самолетостроении преимущественно стали применять балочные конструкции. Отказ от ферменных конструкций, широко применявшихся вплоть до середины 1940-х гг.

в конструкциях самолетов с полотнянной обшивкой, как раз и определился, в основном, большими затратами массы на ферменные лонжероны по сравнению с их балочной конструкцией при малых строительных высотах. При малой строительной высоте фермы косынки, соединяющие стержни, настолько близко подходят друг к другу, что суммарная масса косынок и подкосов оказывается больше массы заменяющей их стенки балки.

Лонжероны из КМ могут иметь сплошную или трехслойную стенку и сплошные слоистые пояса. Стенка может быть либо прямолинейной, либо гофрированной вдоль его продольной оси (рис. 2.43, е). Гофрированная стенка позволяет получать более высокие уровни критических напряжений местной потери устойчивости. Материал лонжерона чаще — углепластик или стеклотекстолит. Процесс изготовления лонжерона из КМ (221 включает в себя: предварительное формирование стенки из двух симметричных половин, поясов и силовой вставки для усиления связи продольных слоев с материалом стенки (обеспечивает непрерывность силового потока); сборку предварительно отформованных элементов лонжерона в ограничительном приспособлении; автоклавное формование и отвердение.

На рис. 2.43, ж показано сечение лонжерона из КМ. При соединении лонжерона из КМ с обшивкой из КМ используется прошивка стеклянными, органическими или угольными нитями; может использоваться постановка титановых иголок в месте перехода от полки к стенке в зоне закругления, а иногда и то и другое вместе. Эффективны продольные силовые вставки (подобные показанным на рис. 2.43, ж). 2.7А.

Продольные стенки входят в КСС крыла, замыкая в поперечных сечениях крыла контуры крыла иа кручение и работая при этом на сдвиг о™« а также воспринимая и передавая на узлы крепления (для стенки — шарнир ные) приходящуюся на ее долю поперечную силу (~, работая при этОм на сдвиг От О. ПродОльные стЕнки Отделяют Отсеки крыла От передней и Заднеи низации.