Учебник Житомирский (553622), страница 42
Текст из файла (страница 42)
В частности, при Т-образном стреловидном оперении надо усиливать хвостовую часть фюзеляжа на участке между лонжеронами киля (точки 1 и 2 на рис. 6.3, а н б», где значения 9, и (~, значительно большие, чем на прилегающих участках фюзеляжа.
На самолетах с нестреловидными крыльями и нормальным нестреловндным оперением, у которых проекции ЦЯ крыла и оперения находятся между узлами крепления этих агрегатов к фюзеляжу„такого превышения поперечной нагрузки в сечениях фюзеляжа над действующими на крыло и оперение силами нет. 2. Размещение двигателей в хвостовой части прйводит к значительному увеличению изгибающего момента М, (сравните положение пунктирной и сплошной линии на эпюре М, на рис.
6.3, а: сплошная линия — двигатели размещены в хвостовой части фюзеляжа, пунктирная — двигателей в хвостовой части фюзеляжа нет». 3» Аналогичная картина — увеличение М, — получается при компоновке фюзеляжа с большим разносом масс относительно ЦМ вдоль оси Х, а также прн увеличении Х~ (А„. н А„,„» при определенном значении а4, (5„~», 4» Увеличение высоты ВО приводит к увеличению значений М„На участке между узлами крепления лонжеронов киля к усиленным шпангоутам (между точками 1 и 2» значение М„ж0,5с~„„Я+ 1'вой, а на участке впереди узла 1 значение М„ы»' (6+О,5И„„», где и'„., — диаметр хвостовой части фюзеляжа. ф 64.
КОНСТРУКТИВНО-СИЛОВЫЕ СХЕМЫ ФЮЗЕЛЯ)КЕЙ И ИХ РАБОТА ПОД НАГРУЗКОИ Фюзеляж нагружен в плоскостях ХОУ и ХОЛ поперечными силами и 9, и изгибающими моментами М., н М, а также крутящим моментом М„На эти нагрузки хорошо работают жесткие тонкостенные замкнутые оболочки — пространственные балки (см. $ 1.13 и рис, 1.20». Фюзеляжи, выполненные в виде таких балок, получили название балочных фюзеляжей (рис.
6.4, В„г, д», В этих фюзеляжах оболочки имеют подкрепление в виде каркаса, состоящего из продольных (стрингеры и усиленные стрингеры-лонжероны» н поперечных (нормальные и усиленные шпангоуты» силовых элементов. Подкрепляющий оболочку каркас может включать все эти элементы нли часть из них, приводя к большому разнообразию конструкций и КСС такого типа фюзеляжей.
Обеспечивая достаточную прочность и жесткость конструкции фюзеляжа при наименьших затратах массы, конструкция балочных фюзеляжей позволяет: придавать нм наиболее выгодные аэродинамические формы; обеспечивать получение гладкой поверхности; получать наилучшие условия для более полного использования внутренних объемов фюзеляжа; размещать в иих герметизированные кабины и др Все это и предопределило широкое развитие КСС фюзеляжей балочного типа. Однако раньше, чем появились и стали совершенствоваться балочные фюзеляжи, в конструкциях самолетов применялись ферменные фюзеляжи, способные, как и балочные фюзеляжи„воспринимать 0„, (~„М„М„И М.
и работать от этих нагрузок (рис. 6.4, а». Вот почему фюзеляжи ао своим Ко: разделяютея (если подходить хронологически» на фюзеляжи фермениой и балочиой коиетрукции, !82 Рис, 6 4 Конструктивно-силовые схемы фюзеляжей 6.4.1. Фюзеляжи ферменной конструкции представляют собой пространственныс фермы, состоящие из двух вертикальных (боковых» и двух горизонтальных (верхней н нижней) ферм, элементы которых (стержни» работают на растяжение-сжатие, а обшивка — на местную воздушную нагрузку В таком фюзеляже силовыми элементами являются лонжероны 1 (см. рис.
6.4, а) (пояса фсрм», стойки 2 и раскосы 4 в вертикальной плоскости, распорки д и расчалки (гибкие стальные ленты» 5 в горизонтальной плоскости, расчалки 5 нли раскосы между фермами и обшивка. На виде 1 показан типовой узел соединения этих элементов, Фермы обычно статически определимые (тогда они получаются легче», Определение усилий в стержнях фермы от действия внешних снл производится известными метода ми строительной механики н, в частности, методом вырезания узлов с дальнейшим разложением сил по направлениям стержней. Ферменные конструкции фюзеляжей широко применялись в годы первой мировой войны, Однако и во время Великой Отечественной войны еще использовались самолеты с фюзеляжами ферменной конструкции, например конструкции самолетов Як-1, МиГ-3 и др.
Сейчас ферменные фюзеляжи можно встретить на небольших поршневых самолетах, летающих на малых дозвуковых скоростях, и на вертолетах. Возможно применение ферменных фюзеляжей на космических летательных аппаратах, где они обеспечивают благодаря шарнирным связям в узлах ферм лучшие условия работы конструкции при нагреве.
А в самолетах при увеличении скоростей полета (увеличении р$'~/2» становится нужной работающая обшивка, более обтекаемые формы фюзеляжа, Эти задачи стали решать включением в кон- 183 струкцию фюзеляжа специальных надстроек-обтекателей (гаргротов». Однако масса фермы плюс масса связанных с ней надстроек с работающей обшивкой и узлов их крепления уже не могут конкурировать по затратам массы с балочными фюзеляжами.
Кроме того, ферменные фюзеляжи обладают меньшими возможностями для использования внутренних объемов нз-за их загромождения поперечными элементами ферм (расчалками и раскосами», что затрудняет компоновку фюзеляжа и всего самолета в целом. Ферменные фюзеляжи обладают значительно меньшей, чем у балочных фюзеляжей, боевой живучестью, что очень важно для боевых самолетов. Вот почему область применения ферменных фюзеляжей резко ограничилась. На рис, 6.5,а показана конструкция и компоновка ферменного фюзеляжа, сваренного из стальных труб, Здесь 1 — моторама; 2 — поперечные распорки; 3 — каркас фонаря; 4 — верхние пояса фермы (лонжероны»; 5 — гаргрот; б — стойки вертикальной фермы; 7 — нижние пояса фермы (лонжероны»; 8 — ленточные расчалки; 9 — узлы крепления крыла; 10 — раскосы, Верхний и нижний обтекатели (гаргроты» 5 в хвостовой части фюзеляжа представляют собой деревянные каркасы, обшитые фанерой.
Обшивка в носовой части фюзеляжа — из листового дюраля. 6.4.2. В фермеином фюзеляже на осевые силы от изгиба (от действия М, н М„» работают, в основном, пояса лонжеронов, Поперечные силы (~, и (~, воспринимаются элементами вертикальных (боковых» и горизонтальных (верхней и нижней» ферм — стойками, распорками и раскосами; крутящий момент ̄— пространственной фермои из четырех ферм, соединенных в замкнутый контур. 6.4.3.
Фюзеляж геодезической конструкции. Разновидностью ферменного фюзеляжа является фюзеляж геодезической конструкции, Особенность конструкции такого фюзеляжа заключается в геодезической сетке, которая заменяет работающую обшивку На рис. 6.5„б представлена часть фюзеляжа такой конструкции, состоящая из шпангоутов, лонжеронов н геодезической сетки, составленной из криволинейных элементов различной длины и кривизны (узлы У, 1П и 1К».
Сама геодезическая сетка обтягивалась полотняной или тонкой металлической обшивкой. Технологические трудности изготовления фюзеляжа геодезической конструкции (геодезической сетки) и большая его масса (сетка с большим числом связующих ес узлов плюс обшивка» не позволили таким фюзеляжам конкурировать с быстро совершенствующимися конструкциями балочных фюзеляжей Рис. 6.5. Конструкция фюзеляжа: о — лонжеронмото; 6 — геодезнчесмого 6.4.4. балочные фюзеляжи состоят из тонкостенной работающей замкнутой оболочки и подкрепляющего ее каркаса. Различают балочно-лонжеронные, балочно-стрингерные и балочно-обшивочные фюзеляжи. В таких балочных фюзеляжах материал их конструкции распределен достаточно равномерно по периметру сечений (максимально разнесен относительно нейтральной оси» и используется поэтому наиболее целесообразно при восприятии различных нагрузок, Б ало ч но-л он же ро ни ы й фюзеляж (см. рис. 6.4, в н рис.
66, ц». В таком фюзеляже основными силовыми элементами являются мощные лонжероны, воспринимающие изгибающие моменты. Обшивка тонкая, подкрепленная стрингерами и шпангоутами„чтобы не теряла устойчивость при работе на сжатие от М, и М„и на сдвиг от поперечных сил ~, и 9, н крутящего момента М„. Лонжероны в таком фюзеляже отличаются от лонжеронов крыла тем, что не имеют стенки и представляют собой те же стрингеры, только значительно большего поперечного сечения, выполненные прессованием илн прокаткой. Чаще они Т-образного сечения и работают только на осевые силы. Поэтому такие силовые элементы называют еще н усиленными стрингерами, На первых балочных фюзеляжах лонжероны (усиленные стрингеры», как когда-то пояса ферм в ферменных фюзеляжах, размещались по всей длине фюзеляжа так, чтобы рациональнее можно было использовать его строительную высоту, На рис.
6.6, а показана конструкция такого фюзеляжа. Здесь 1 и 2 — лонжероны вдоль всего фюзеляжа. Однако, так же как н в крыле с увеличением нагрузок (возрастанием изгибающих моментов, главным образом» становился целесообразным переход на кессонную (моноблочную» КСС, так и и фюзеляже при этих условиях стала целесообразнее балочно-стрингерная КСС. Появляются смешанные КО.
фюзеляжей, когда лонжероны применяются только в той части фюзеляжа, где есть либо вырезы, которые надо компенсировать в силовом отношении (вырезы под фонарь герметической кабины, под отсеки оборудования, вырезы для ниши шасси, топливные баки, для отсека двигателя и т. д,», либо лонжероны (продольные балки» используют для восприятия сосредоточенных продольных сил (от тяги двигателей, от силы отдачи оружия и т. д.».
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
