Крысин В.Н., Крысин М.В. - Технологические процессы формирования, намотки и склеивания конструкций (1049225), страница 30
Текст из файла (страница 30)
ности при изгибе. Поскольку максимальные действующие напряженна в полете не превышает 60% предела прочности, то совершенно очевидно, что при использовании в конструкции самолетов углелластиков длл обеспсченил требуеьто~ о ресурса нс понадобится введение специальных эапасов прочности и поправок. Проблема обеспечения долговечности конструкций нэ ПКМ на углепластиковой основе довольно сложна, поскольку углепластики в отличие от металлов чувствительны к концентрациям напряжений при статическом иагружснии и сравнительно пе чувствительны при циклическом нагружснии. Проведенные фирмой ВАс исследовании позволили установить эначсиил допускаемых напряжений, испольэуеммх для оценки эффективности на стадии просктиро. ванна.
Исхода из типового спектра нагружснил длл истребителя и ресурса 4000 летных часов допускаемые напряжения для работающих на растяжение обшнвок иэ сплавов алюминил н меди приниыаются равными 365 Па, а из сплавов титана, алюминия н ванадия - равными 67,0 Па. Углепластиковые конструкции, спроектированные с учетом отрицательного влилнил различима факторов 1вариации температуры и влажности, наличия концентратов напряжений и др.), обеспечивают необходимый ресурс без приватна дополнительных мер.
Иэмююннс прочностных характеристик у углепластиков гораздо больше, чем у мстюглов, и поэтому значения допускаемых напряжений в упнщластнковых конструкцилх лоюхцы быть уменыпсны по сравнению со средними экснсриментальными значениями предела прочности прн изгибе. Изменение жесткости также больше, чем у металлов, но нс юмного. Основнымн факторамн, вызывающими снижение прочностных характеристик углспластиков, авалютсл копцслт1жцин ~ыпрлжсний, влагопоглопюнис и вариации характеристик. Пртлшостныс характеристики угленластнков с однонаправленной укладкой в продольном выправлении обычно на один-лва лорлдка больше, чем в ~юперечпом направлении. А поскольку в реальных условиях элементы конструкции испытывают сложное натруженна, то для обеспечении необходимой прочвэсти в раэличных направлениях необходима укладка слоев лод олрс.
деленными уююми. В ти~ювых элементах конструкции, например в обшивке. может быть использована схема укладки. прн которой 50% слоев ориентированы Ллн восприятии продольной нагрузки, а оставь. ньк слон — для восприятии поперечной, норлюльной и каалельпои паг. руэок. При такой схеме укладки прочность в продольном направлении практически Вдвое ананьиче. чем в поперечном. Агрегаты самолетов и вертолетов, которые изготовляются с применением ПКМ, можно классифицировать по конструктивным н технологическим особенностям. И и е р в у ю г р у п и у входят агрегаты самолета, целиком изготовленные иэ ПКМ: килем горизонтальное оперение, закрылки, предкрылки, вертикальные эакоицовки крыча, рули направления, створки, кессоны крыла, каналы и др, В качестве примера можно рассмотреть створку гондолы в самолете "Ягуар", которая работает под сложной системой нагрузок. С~верка образует нижнюю поверхность в хвостовой части фюзеляжа и шарнир.
но закреплена по верхней кромке, обеспечивая доступ к двитателяы. Касательнью потоки от задней части фюзеляжа передаются на створ. ку через элементы креплении на верхней. нижних и передних кромках (рис. 2.77). Наружная обшивка нсразъемная по всей длине створки, а внутренняя доходит до силового шпангоута крепления двигателей.
Для подкрепления обшивок используется сотовый заполнитель из стеклоткани с феиольной основой. Устойчивость наружной обшивки за шпангоутом обеспечивается с помощью углепластиковых пиафрагм, устанавливаемых с помощью механического крепления. Сосредоточенные нагрузки ог шарнирных узлов навески н крепления передаются на створку через титановые накладки, приклеенные к кромкам. Использование титана, имеющего близкий к углепластнкам коэффициент линейного расширения, позволило минимизировать температурные напряжения, возникающие при склейка и в процессе эксплуатации.
Углеяластнковый кессон крыла самолета '"Ягуар" является одной из самых сложных и крупногабаритных конструкций из ПКМ. Кессон выполнен по многолонжеронной схеме с нервюрами н винтовыми сос- рнс. 2.77. Створка гондолы самолета "Ягуар": ! - диафтнгыа ушсшюсшковтя, оредвармтемьно отфорыовамиам„2 -. иакиадка ириклееинав титтиоиаи; 3 - авчок со стекмовшетиковым тааомимгемсмг я обшивка внутрениии; 5 - шпангоут; о, 7 - об1амаки ит змоксмдмо-угмеродиол ткани; 8 — юиомвнтемь сотовыв 156 динениями.
Углепластнковые передний н эалний лонжсроиы имеют С-обратное сечение, а пять промежуточных лонжеронов имеют квадратное сечение и гофрированные стенки. Узлы крыла самолета 'Ягуар" покаэаны на рис. 2.78. Схема укладки слоев в обшивкахса45" с допол. витальным пощсреплением в виде накладок с однонаправленной укладкой в тоне слоев лонжеронов. Следовательно, нэгибаюший момент РиеЛ.78.
Уэлы крыла самолета *'Ягуар": 3 - носок крыле; 7 — иреакрылок; Э вЂ” ииссрцеитор иисолеия"„4 - ъзирьюок иие1ииия; 5 — закрылок аиттрсииия; 6 — ииеериеисор иитсреииип; 7 -. часть хиоссоиел крыле; 3 — кессои воспринимается иаклалками с однонаправленной укладкой, а касатсль. ные силы — лонжеронами и обшивкой. К о в то р о й г р уле относятся уэпындсталн.входящиевкоиструкцию агрегатов и наготовленные иэ металла н ПКМ. Это лонжероны, панели, шпангоуты, иервюры, носовые части агрсгатоа эаконцовки агрегатов, люки и др, К т р е т ь е й г р у и л е относятся интегральные конструкции, в которых ПКЫ выполняют функцию усиливающих элементов агрегатов самолетов и вертолетов, а также отдельных деталей.
В этой груллс основная конструкция выполнена иэ сплавов алюминия, а летали иэ ПКЫ либо приклеены, либо устанавливаются на болты или эаклепки В третью группу входят панели, работающие па сжатие, с усиливающими углепластиковыми накладками с однонаправленной укладкой (рис. 2.79). Снижение массы панелей при таких накладках эначитсяьпо. Углспластиковые накладки воспринимают ло 50% нагруэки.
Сниже. ние массы может быть уменьшено до 10% иэ эа наличия деталей креи. пения и иеобхоцимости повысить крутильную жесткость, которая уменьшается лри снижении толщины алюминиевой обшивки при ввелеппн углепластиковой накладки. Иэ-эа наклейки подкрепляющих накладок клеями горячего отвержлення воэникает проблема снятия остаточных напряжений, требующая разработки специалыюй оснастки. 157 рпе.
2.79. Воэмопмые варианты ииь креюпппп папспп пэ тптююпогп сила. аэ пакпадкамп пэ угпепаастпка с ояпппапраалеппой укпапкей я ° — накладка; м — масса папелп; еск — прелей пяючнесяи прп сэяагпп А Д Д тр Оя Оа дя и „яЧа К ч е т в е р т а й группе относятся модульиыекопструкции.в которых узлы иэ ЛКМ представляют собой встроенпые коиструкции, выполнявшие роль силовых элементов. К этой группе огласится перед. иий, средний,задний отсеки фюзслюха самолета АЧ-8В, выполиеииые в вариапте модулей (рис. 2.80).
В модульных конструкциях применяют конструкционные материалы — алюминиевые сплавы. титаповыс сплавы в комбинации с ПКМ. а также ПКМ с оргаиоволокпитами, углеродлыми. борными волокпамп. Примеиеиие ПКМ в копструкции фюзеляжа при соэдаиии модуль. иых копструкшш связало с рядом трудиостей, обусловленных величием воздухозаборников, дввштелсй, креплением крыла и др. Модульные коиструкции имеют следующие особениости: слои стенок силовых шпаигоутов имеют схему укладки 0190'/а4э", подкрепляющие злемеигы могут быль отформоваиы монолитными с обшивкой степки шяи выполнены в впце профилей закрьпого сечения, соедилсниых с обшивкой методом полимериэацин; промежуточпые яппавгоуты и подкрепляющие злсмеиты имеют С- или 1-обраэлос сечение и изготовляются из углепластика иа основе ткани; лонжероны имеют С- или 1-образное сечение.
Осиовные слои имеют схему укладки а45 . Кроме основных имеются дополлигсльпые продольные слои. рэсположенпыс вдоль лапок и пояяок. Лояяжерояяья могут быть иэготавлепы моцолишо с обшивкой или методом совместной полнмсризации со степками; обпяивки изготовляются со стрингерами при схеме укладки 0190'~+4э' или с лоижсроиами по схеме укладки а4э'; створки и эксплуатационные лючки имеют трехслойную копструкцию. Они пышет сотовый заполпитель и углепластиковые обшивки. Гяяяаяяяяэ конструкций показал, что если объем злемептов фюзеляжа вз углепласгикоп составляет 40% от объема элементов из металлов, то воэможпо спияхеиие массы копструкции фюзеляжей самолетов иа 12 % Путем моиолицюго формировапня модульных ковструкций н совместяояя поляяьяеяяизэяяяяи умеиьнепо число элементов кояяструкпии язв рис. 2.во.
Варианты модульных конструкций фютслпжа самолета лу-зв: и - п|нмпогт с жссткосиих д — шпангоут с попом; и — жесткость: е — часть ио. совах; д — часть срслнпп; е — вотпуховод; х - крышка; т — каркас ит титана и утпсшистика; и - каркас е обшивкой хвостовой части самолета Л ччЗВ с 237 цо 38, и чиспо крепсжаых денги сьй — с 6460 цо 2450. В моцульных конструкциях сотовый заиопнитшгь н мстаяпическис вставки цс нспояьаоваяись цлп вовыгпеиия местной прочности. В процессе проектировании конструкций кз ПКМ в комбинация с различными металлами необходимо учитыиать их совместимость и возможность коррозии металлов. Так, гррфитовое волокно само не корроцирует, но если влага попадаст в мссто сосдиисння его с алюминием, то начинается гальааничсская рсакция мсжду волокном и алюминием.
Для устранения этого явления алюминиевые дстали защищают. Для зашиты используются дополнительныс втулки или обкладки. Алюми. ниевые дстали конструкции аиодируются. Иногда на алюмю~иевые детали наносится защитный слой, осажцающийся из газовой фазы. а затем они окрашиваются. На углепластиковых элсмсптах в зонах коп. такта с алюминиевыми деталями укрепляются методом полимсризацни разделительные прокладки из стсклоткани толщиной 009 мм, кото. рые выходят за границу контакта иа расстояние 6,35 ., 6,5 мм. На контактирующую поверхность алюминиевых деталей наносится слой поли.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
