Учебник Житомирский (553622), страница 44
Текст из файла (страница 44)
6.5.1. Обшивка в фюзеляже выполняет те же функции, что и в крыле. Она придает форму фюзеляжу и защищает экипаж, пассажиров, оборудование и грузы от набегающего потока воздуха. Обшивка работает совместно с подкрепляющими ее стрингерами на растяжение-сжатие (на нормальные напряжения» от действия изгибающих моментов и на сдвиг (на касательные напряжения» от действия поперечных сил и крутящего момента. Особенности в работу обшивки в фюзеляже вносит то, что герметизированные его отсеки (кабины» нагружаются значительным избыточным давлением ~Р. ОбшиВку мофнО выпОлнять из листОВогО материала, панелей с продольным набором, панелей с сотовым (нли другим» заполнителем, или монолитной. Особое внимание уделяется стыкам обшивки (рнс.
6.9», где возможны противоречия требований аэродинамики (палучение гладкой обшивки» требованиям обеспечения высокого ресурса, минимальной массы и т. д. Это может иметь место для большеразмерных самолетов с кабинамн, нагруженными большим избыточным давлением. Как показали исследования (24~, наиболее рациональным типом стыка, как продольного, так и поперечного, для фюзеляжей таких самолетов оказался стык внахлестку на элементах силового набора (рнс. 6.9, г и д». Это объясняется тем, что соединение внахлестку, имеющее три илн четыре ряда заклепок с центральным расположением стрингера и ~мягким», свисающим со стрингера в обе стороны началом стыка в виде нахлеста из дВух листОВ, Выполняется без стыкующих накладок.
СОединение технологично в изготовлении, доступно для контроля, более выносливо и обеспечивает высокий ресурс. Однако для легких самолетов рациональными могут оказаться стыки обшивки, показанные на рис. 6.9, а (встык на элементах силового набора», на рис. 6.9, б (внахлестку с подсечкой» и на рис. 6.9, в (внахлестку без подсечки». 6.5.2. Стрингеры и лонжероны (усиленные стрингеры» изготавливаются нз прессованных или гнутых профилей (см. рис. 2.38». Наиболее часто применяются стрингеры уголкового, Х-образного и Т-образного профилей. Для повышения сопротивления усталости в районах с большими знакопеременными нагрузками, например В районе акустических нагрузок, ставят стрингеры П-образного профиля с двойными палками для повышения жесткости заделки и улучшения условий работы обшивки. На участках больших вырезов устанавливают усиленные стрингеры, воспринимающие большие осевые силы от изгиба фюзеляжа.
Крепят стрингеры к обшивке и шпангоутам. Различные варианты креплений стрингеров к обшивке и шпангоутам представлены на рис. 6.7, б и 6.12. !89 Рис 69 Варианты соединений листовой об- шивки Рнс 6 !О Формы сечений и нагружеиие нер нюры и шпангоутов !9! 6.5.3. Шпангоуты в фюзеляже выполняют те же функции, что и нервюры в крыле (рис. 6.1О, а, б) . По назначению шпангоуты разделяются на иормальные (служат для придания формы фюзеляжу и для подкрепления обшивки и стрингеров) и усилеииые (для восприятия поперечных сосредоточенных сил от крыла, оперения, шасси, двигателей и грузов и передачи их на обш ивку). Шпангоуты, имея высокую жесткОсть в свОей плоскости, хОрошО рабОтают на поперечный изгиб в своей плоскости, опираясь на обшивку.
Типичные сечения шпангоутов показаны на рис. 6.10, в. Наличие двух поясов и стенки в сечениях шпангоутов обеспечивает их работу иа изгиб и сдвиг, а также повышает сопротивление усталости при акустических нагрузках Для повышения живучести шпангоуты часто делают составными из нескольких частей, Усиленные шпангоуты выполняют часто в виде рам (рис. 6.11, а и 8) или рам с глухой стенкой (рис, 6.11, б и д) — отсюда и название рамный или стеночный шпангОут. Они Отличаются От нормальных шпангоутов мощностью поясов и толщиной стенок Изготавливаются с помощью горячей штамповки (шпангоуты монолитной рамной конструкции) или из отдельных заготовок (шпангоуты сборно-клепаной рамной и стеночкой конструкции). На рис, 6.11, б, д показаны конструкция и схема работы стеночных шпангоутов Они состоят иэ Стенки 11, подкрепленной уголками 8 для повышения Ее критических напряжений при работе на сдвиг и пояса по периметру, выполненного либо в виде отбортовки стенки, либо в виде специального профиля.
Такие шпангоуты практически на изгиб ие работают, От силы ! !, приложенной к стойке (см. рис. 6,11, д) или к стойкам (уголкам) Ю (см. рис. 6.11, б), связанным заклепками или болтами со стенкой шпангоута. стенка работает на сдвиг, уравновешиваясь на обшивке потоками касательных усилий Чо. Несмотря на простоту конструкции и меньшую массу, такие шпангоуты ставят обычно либо в хвостовой части фюзеляжа для организации узлов 9 крепления лонжеронов киля (сечение 8 — 8 на рис.
б.! 1, б) или на границе больших вырезов (см. $ 6.7) Это объясняется тем, что загромождение фюзеляжа глухими поперечными стенками затрудняет использование вну~ренних объемов фюзеляжа. Отсюда широкое использование рамных шпангоутов (см. Рис. 6.11, а, в), хотя встречаются и компромиссные решения (рнс, 6.11, г, е), Иа рис. 6.11, а показан рамный силовой шпангоут с моментиыми узлами крепления лонжеронов крыла, По лонжеронам иа проушины этих узлов !90 Рис.
6 ! !. Варианты конструкции усиленных шпангоутов, рамного н стеночного, нх нагруженне н уравновегнивание 3 передается поперечная сила !'! и изгибающий момент М крыла пос е вви е а м д и ры сил 50. От деиствия этих нагрузок в сечениях шпангоута возникают !,! и М, эпюры которых показаны на рис б 11, а (эпюры построены при щ, что в вертикальнои плоскости обе боковины шпангоута соединены енин шарнирными узлами; при малой площади сечений шпангоута в верхней и нижней его частях принятие такого допущения оправдано). Боковинами шпангоута поперечная сила передается на обшивку, связанную с ним заклепками, и уравновешивается потоком касательных усилий д . Изгибающий мо щий момент от ся на нсолеи крыла при их симметричном нагруженин самоуравновеш иваетшпаигоуте.
ири иессиметричиом нагружении консолей крыла шпанго т иа. гружается крутящим моментом, который, так же как и !,1, через заклепки передается шпангоутом на обшивку, где и уравновешивается потоком касательных усилий дм„. Обшивка, нагруженная потоками д~ и д„„„ох крыла, уравновешивается потоками касательных усилий от сил и моментов, передающихся на фюзеляж от других частей самолета и грузов По конструкции рамный шпангоут (см.
рис. 6.11, а) состоит из четырех частей, соединенных между собой моментиыми узлами 2 Верхняя 1 и нижняя 6 менее нагруженные части шпангоута выполнены из дюраля, а боковины 5 и 7, несущие на себе моментные узлы 3 крепления крыла, выполнены из стали. Здесь, шины зла 3 в как это видно из эпюр (~ и М,— наиболее нагруженные части шпа . П нгоута. ро* у у двоиные, расположены горизонтально с двумя отверстиями под Вертикальные болты* Для увеличения их жесткости иа изГиб между Внутренними проушинами, подкрепляя их, поставлено ребро жесткости 4 Моментный узел 2 гребенчатого типа Ширина проушин стальной части шпангоута примерно в три раза уже, чем дюралевой части в соответствии с соотношением пределов прочности стали и дюраля. На рис. 6.11, 8 показаны нагружение рамного шпангоута силой (~ и его уравновешиваиие нз обшивке потоком д~.
На рис. 6,11, г показан вариант конструктивного решения силового шпангоута для восприятия силы (~ в виде дополнительных подкосов и распорки и уравновешивзние силы !'! На обшивке потоком д Нз рис б 11, б (сечение 8 — 8» показан узел крепления киля 9, подкрепо ленный фитинГом 12 и накладкой 13. СтОЙки 8 В Виде уГОлкОВ (см. рис. 6.11, е» служат для повышения устойчивости стенки шпангоута при ее работе на сдВИГ. На этом шпзнГОуте по внутреннему периметру стенки располОжен пояс И, выполненный в виде отогнутого края стенки 6,5,4. Соедииеиие силовых элементов фюзеляжа между собой, осуществляемое при помощи клепки, сварки, склейки, а также и болтами, показано на рис. 6.12, Через нормальные шпангоуты 1 стрингеры 2 пропускают неразрезанными, соединяя их со шпангоутами с помощью отогнутой лапки, уголка или косынки 3 (рис.
6.10, а .е, с» На усиленных шпангоутах стрингеры разрезают и перестыковывают их через вертикальную стенку пояса шпангоута с помощью уголков или фитингов 4 болтами (рис. 6.12, м, м, а, р, т». Наиболее целесообразное соединение обшивки фюзеляжа с подкрепляющим ее набором— непосредственное ее соединение как со стрингерами, так и со шпангоутами (см. рис. 6.12, а ..е, м, м, а, р, т». При этом повышаются критические напряжения обшивки.
Отверстия под заклепки в соединениях шпангоутов с обшивкой играют роль ограничителей распространения трещин. Но может быть и так, что обшивка крепится либо к стрингерам, либо к шпангоутам, а те соединяются между собой непосредственно (рис 6.12, ж, з, и, к» нли через компенсаторы о (рис, 6.12, А», роль которых заключается в том, чтобы компенсировать изменение длин соединяемых элементов при нагреве На рис 6.12, т показан стык шпангоутов по поясам (уголкам 1» с помощью накладки 7 и перестыковка стрингеров 2 с помощью фитингов 4 Здесь 5 — стенка шпангоута.
6.5,5. Стыковые соединения в балочных фюзеляжах бывают разъемными„ или эксплуатационными (см. рис. 68», и неразъемными, или технологическими (см. рис. 6.7, а». Первые применяются, например„для обеспечения монтажа и демонтажа двигателей, если они размещаются в фюзеляже, и радиолокационной станции, Вторые — для повышения технологичности производства. В балочно-лонжеронных конструкциях фюзеляжа разъемные соединения осуществляются при помощи шарнирных узлов, установленных на лонжеронах. Узлы могут быть тица еухо-вилка» и евилка-гребенка» илн фитинговые, подобные рассмотренным выше для стыковых узлов крыла В балочно-стрингерных и в балочно-обшивочных конструкциях фюзеляжа разъемные соединения Выполняются по контуру (см.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
