Далин В.Н. Конструкция вертолетов (553618), страница 48
Текст из файла (страница 48)
п, обычно яе язлястсз опасной для современных фюзеляжей, имеющих небольшос удлинение. Силовые шванзоуты воспринимают большие сосродоточенпые нагрузки от прикрепленных к ним частой вертолета, грузов и агрегатов. Сосредоточенные силы могут проходить в плоскости продольного элемента или могут быть приложены под углом к данной плоскости. В последнем случае в конструкции предусматриваются продольньш элементы.
Можно приближенно считать, что гппапгоут пе работает от сил, нормальных к его плоскости. Прочность отдельных сочепий этого элемента, как правило, определяется лишь изгибом. Силовые шпангоуты выполняются либо в ниде аамкпутой рамы вз штампованных поясов, либо в виде рамы, частично или полностью зашитой листом. Для повыше~гни критических напряжений степку рамы обычно подкрепляют стойками или ребрами жесткости, что необходимо в местах приложения к шпангоуту сосредоточешпях сил. В атом случае ребра трансформируют сосредоточенную силу в распределенную по стенке шпангоута, улучшая условия его работы. Слзыкоеые шпангоушы являются разновидностью оиловых поперечных элементов. С их помощью осуществляется разъемное соеднпенио фюзеляяга с хвостовой балкой.
Эти элементы передают пагруаку, воспринимаемую продольным набором и обшивкой, от 318 в) Рис. 7.1.11. Примеры формирования элементов нормального шпангоута: а — пояс шпангоута; б — сечение шпангоута; в — соединение продольных элементов с поясо.ии шпангоупгш 1 — пояс шлангоутаг 2 — еолтенсатор одного отсека к другому. Основная нагрузка, действующая на стыковой шпангоут, нормальна к его плоскости. Стыковой элемент работает как кольцевая балка на упругом основании. Геометрические и массовые характеристики стыковых элементов определяются требованиями жесткости. Чтобы повысить ресурс разъемного стыка частей каркасного агрегата, необходимо так размещать болты, чтобы исключалась концентрация напряжения в поясе стыковочяого элемента. С этой целью стыковочпыо болты необходимо размещать по оси жесткости стыкуемых продольных элементов.
Для повышения жесткости стыковочного элемента в месте размещения болто- 320 вых соеднпоний необходимо устанавливать фитингн. Величина предварительной затяжки стыковочных болтов выбирается из условия нераскрытия стыка под действием расчетных нагрузок. Для исклчочепия концентрации напряжений в болтовом соединении изза перекоса осн болта необходимо обеспечить параллельность опорных поворхпостей болтов н контактных поверхностей поясов стыкуемых пшангоутов. При достаточной жесткости поясов стыковочных эломептов целесообразно крутящий момент передавать с одной стьпчуомой части агрегата па другую за счет момент» трения по их торцам. Момент трения з соединении определяется величиной затяжки стыково пчьчх болтов н площадью стыка с учетом его упругости.
В этом случао стыковочные болты можно устанавливать з отверстия пакета с зааором. Такое решение существенно снижает затраттз па обеспечение взаимозаменяемости стыкуомых частей. Кроме рассмотренных элементов каркасных агрегатов, нх конструкция имеет цолый ряд местных усилений„компепонрующнх вырезы обшивки и каркаса илн усиливающих эти элементы в районе приложения сосредоточенных сил к агрегатам. Опн могут быть частью ко~тструкцин фюаеляжа (например, пол в кабинах, противопожарпьчо перегородки, грузовые трапы, двери, всевозможные крышки люков н т. д.).
Работа этих элементов конструкции имеет свою специфику, по принципиально не отличается от работы рассмотречцчых элементов каркаса. 7л.з. ИОнстРу1ггиВныВ мВРОВРияРия ПО УМЕН1>ШГНИ10 ВИБРАЦИЙ В КАБИНЕ Ф10ЗЕЛЯ1КА Главным источником вибраций фюзеляжа являются перемепныа силы, действующие па пего со стороны колеблчощихся лопастой винтов.
Осповпоа внимание в борьбе с вибрациями уделяется сниясепккч переменных сил от НВ. Устранение или ослабление вибраций необходимо в целях: — обеспечения комфорта экипажа н пассаячнров; — уменьшения усталостных нагруаок на конструкцию; — предохранения от повреждений сверхчувствительного алектропного оборудования, размещопного па вертолете. Целесообразно умспыпать источники вибрации, выбирая соотеетсчвучощим образом параметры лопасти, втулки вала НВ и системы управления лопастямн НВ. Применение втулок нового типа, в частности, оо сферическим эластомерпым подшипником, позволяет уменьшить амплитуду вертикальных вибраций.
Возможно спи- 321 жение вибраций и за счет подбора параметров вала НВ н ого материала (например, применение консольного пала из КМ без промежуточпой подшипниковой опоры па заднем НВ зкспорнмептальпого вертолета Боинг-360 (см. рис. 4.3.6,б)). Для определенного класса вертолетов ГР устаяавливают па промежуточпу1о платформу с виброгасителями или применяют упругие втулки (виброизоляция) в узлах крепления к фюзеляжу, Таким образом, необходимо стремиться максимально уме~гь— шить вибрации, передаваемые на узлы крепления фюзеляжа.
Кинематическая схема классического ЛП осущоствляез управленио лопастями только по 1-й гармонике. Порспективпой является разработка системы управления азродинамическими силами па лопастях по полнгармоничоскому вакопу. При реалиаации подобной кипоматической связи управления возможно сущоствешшо спижепно вибраций лопастей НВ. То щую оценку вибраций вертолета получить трудно. Кроме того, вибрация отдельной части конструкции опредоляетоя роакцией всей конструкции па воздействие возбуждагощкх сил, грюзеляж имеет очень сложную конструкцию о распределенными массами и жесткостями. Приближенно ого можно представить свободной балкой, в определенных точках которой приложоны пориодичсскне нагрузки. Наиболее важными явля|отея вортккальпая и боковая силы НВ и силы от РВ в паправлопии ого оси. В идеале фгозеляж должен быть сконструирован так, чтобы в мостах, где возможно повреждение оборудования или ощущение дискомфорта пассангнрами и экипажем, не возникала чрезмерная вибрация.
На практике идеальпыс условия нарушаются, с одной стороны, яз-за недостаточной точности расчетов, а с другой, вследствно изменения реакции конструкции при различных условиях полета. По этой причине вибрации в точко, допустимыо при одной скорости, могут оказаться недопустимыми при другой. В большнпстве случаев необходимые частоты и формы собственных колебаний вертолета возможно получить только подбором соответствующих характеристик жесткости его силовых алементов. Изменение координат масс агрегатов обычно трудноосуществимо по компоновочным соображениям, поскольку аатрагивает взаямпог расположение основпых агрегатов вертолета (НВ, двигатолой, редукторов и др.).
При создании конструкции с высокими частотами должна быть обеспечена высокая жесткость всей силовой цепи между агрегатами, па которые замыкаются инерциопныо си- лы, нозпикающтло при колебаниях по какой-либо форма. Для достижопия минимальной массы конструкции жесткость должна быт> расттраделопа по возможности равномерно вдоль асей силовой цепи.
Увеличивать жесткость силового шпангоута при задаппой схама пагружеция можно правильным выбором формы его пейтральпой оси и распрадало>тиом материала о сечению. 11ри копструтлрощптии силового злеиапта фюзеляжа опроделя- Р етсн наличица ого податлиности Ь= —, при какой-либо комбинации СО нагрузок, тк>ответствующей одной из форм его собстнекпых колебаний (Р— нагрузка па стыкозочпый узел; Са — ясасткость пояса конт>трукций: б — смощепио узна). Расчотпые податливости конструкции долиспы быть проверены зксперимептальпо па иатурттом фюзаляжа. В бс>льшинотно способов снижения вибраций используются динами токио гасители колебаний (ДГК), вызывающие аптиразопапс.
1(риттцтл>т лайт:гния ДГК состоит н создании равной по величина, по прот>лнопололспой по направлению силы. Масса под дейотвиом двух нзаимпоуранпоношинающих сил неподвижна, когда чаотота то возбуждакццой стллы Р защищаомой массы будет ранна собстеашп>й пнрцинльной частота со Д1'К с массой нз и пружиной с >т жесткостью Сл. Таким об>разом, условие актиревопапса определяется ныритопиом ю„= сал, где В тгом случае динамическая жаоткость ДГК обращается и бесконечность, и у защищаемой массы как бы появляется дополпитсльпан шарнирная опора. Для поньппепия зффщстивпости ДГК стремятся снасти >с минимуму домпфируюптио силы, возникающие н систома.
При коттструиронакив ДГК сначала выбирается воличица жесткости С (с учатом оо ограничений по каким-либо причинам), н а ужо затон — масса и а' Установка ДГК па втулке или лопастях НВ, в соедипеттии ГР с фюзеляжам с упруго деформируемыми элементами, а такисо упругое крепление отдельных конструктивных объектов в фюзеляже (сидения, пол кабилы и т.п.) прекращает колобаиия аащищаамой массы.
7.1.4. МИНИМИЗАЦИЯ МАССЫ КОНСТРУКЦИИ Ф1ОЗЕЛЯЖА Преобразование силовой схемы в конструкцию втяполияется в следующем порядке. Строятся эпюры сил и моментов фтозеляжа для расчетных случаев. Фтозеляхс разделяется иа части — килевая балка, стабилизатор, хвостовая балка, цептральпая и носовая части, определяемые эксплуатационными и технологичаскими стыками. Выбирается ьтатериал и тип панелей, работаютттих иа сжатиа тлли растяжение. Для сткэтых панелей мипимиэируотся их касоа за счет варьирования толщины обшивки, расстояния махсду нормальными шпангоутами и атриигерами. Прочность сжатой панели оиредаляетая требованием устойчивости.
Элементы растянутых панелей выбираются в соответствии с требованием ресурса и живучести конструкции. Ощтедалеипые расчетом на прочность сечения силовых элементов панелей (с учетом тробовапия равиопрочпости) коррактируются в соответствии с нормалями полуфабрикатов (обшивка, проссоваипыа профили стрингеров, крепежные соединения и т.п.). Осуществляется раскрой обшивки. Для сжатых и растянутых паиалай проводится о"гстройка силовых элемоитов от резонансных явлений. Выпускаются рабочис чертежи частей фтозеляжа. Корректируются рабочие чертежи в соответствии с результатами прочностных и ресурсных испытаний фюзеляжа и ого частой и накопленной в процессе эксплуатации вортолета информации о слабых элементах конструкции. 7.2.
КРЫЛО 7пил. ТРЕБОВАНИЯ, ПРГДЪЯВЛЯЕМЫЕ К КР1л1ЛУ В зависимости от назначения крыла формируютая требтишиия, которыа конструктор должен выполнять при разработке КСС данной несущей поверхности. На нх основании выбираются параметры элементов конструкции. Крыло мажет бытт установлено иа винтовом АВВП для выполнения следующих задач: — разгрузка 11В с целью иовьипепия скорости горизонтального полета вертолета (одяовременно крыло может выполнять роль лафета для подлески спецустаповки, крепления стоек шасси и размащення баков с топливом); 324 — кроплепие НВ па вертолете поперечной схемы и его разгрузка в горизонтальном полото, крепление стоек шасси и размещепио баков с топливом; — креплепио ИВ на преобразуемом ЛВВП поперечной схемы с поворотными винтами и создание подъемной силь< в горизонтальном полете. В зависимости от назначения крыла меняется величина и характер нагрузки па его силовые элементы, а также требования к его конструкции.
С увеличением скорости полета винтового ЛВВП повышаются треб<палия аэродинамики, устойчивооти, управляемости и аэроупругости, которые отражшотся на аэродинамической компоновке крыла, стопопи его механизации и жесткости конструкции. Лэроднпамические требования предусматривают минимальное взаимовлияние НВ и крыла па режиме виоения и максимальное аэродинамическое качество па режиме крейсорокого полета.
Жесткость крыла яа кручение н изгиб должна быть гакой, чтобы исклточали< ь педопустимыо явления статической и динамической аэроупругости. 7.2.2. ФОРМИРОВАНИЕ КСС КРЫЛА Выбор КСС крыла вертолета существоньш зависит от его функционального назначения и характера пагружения. Для вортолотов поперочпой схемы и подобных типов преобразуемых ПЛ г поворотными винтами выбор параметров крыла во многом зависит от явления «воздугпного» резонанса. Если крыло устапоэлепо па вартолоте для разгрузки НВ, то основным требованием является обеспеченно прочности и ресурса его консолей, нагруженных распределенной переменной азродипамичсской нагрузкой. Для устойчивого полота па режиме авторотации разгрузка !! В крылом па крейсерской скорости не должна превышать 15 — 20%. Лзродипамическио нагрузки на консоли крыла носят динамический характер.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
