Конструкции элементов балочных фюзеляжей

Стрингеры и лонжероны (усиленные стрингеры) изготавливают из прессованных или гнутых профилей. Сечения нормальных и усиленных стрингеров (лонжеронов) могут быть самой разнообразной формы (Рис. 35).

На участке выреза устанавливают усиленные стрингеры (лонжероны), которые воспринимают большие нагрузки от изгиба. Для этой же цели в зоне выреза иногда устанавливают бимсы.

Шаг стрингеров 100...250 мм. Их крепят к обшивке и шпангоутам.

Шпангоуты по назначению бывают нормальными, служащими для подкрепления обшивки, стрингеров и придания формы фюзеляжу, и усиленными, воспринимающими поперечные сосредоточенные нагрузки от крыла, оперения, двигателя и т.д. и передающими их на обшивку. Шпангоуты работают на поперечный изгиб в своей плоскости, опираясь на обшивку.

Шпангоуты по конструкции бывают ферменные, балочные и ферменно-балочные. Ферменные шпангоуты применяются при больших размерах миделя фюзеляжа, балочные - при малых. Конструкция их аналогична конструкциям балочного и ферменного лонжеронов.

Балочные шпангоуты по конструкции бывают рамные и стеночные (Рис. 42).

Рис. 42. Конструкции шпангоутов:

а - рамный; б - стеночный

Стеночные шпангоуты, их ещё называют гермошпангоуты (служат для разделения отсеков с разными средами и давлением), состоят из листа - стенки, подкрепленного уголками для повышения допустимых критических напряжений, и полки, выполненной либо в виде отбортовки стенки, либо в виде специального профиля. В связи с необходимостью размещения внутри фюзеляжа пассажиров, грузов и т.п. приходится удалять стенку, подкрепив вырезанную часть профилем, т.е. применять рамный шпангоут.

Усиленные шпангоуты отличаются от нормальных мощностью полок и толщиной стенки. Для стыковки нормальных шпангоутов со стрингерами, в поясах рядовых шпангоутов делаются подсечки, а пояса усиленных шпангоутов не режутся. Усиленные шпангоуты, как правило, сборной конструкции, нормальные изготавливают из одной заготовки. Иногда усиленные шпангоуты изготавливают горячей штамповкой.

Обшивка фюзеляжа работает на растяжение - сжатие при изгибе фюзеляжа (совместно со стрингерами), на сдвиг - при его скручивании и срезе. Обшивка балочных фюзеляжей выполняется из листов, панелей с продольным набором, а также панелей с сотовым и другими заполнителями. Панели с заполнителем имеют по контуру и в местах соединения с шпангоутами и стрингерами специальные вкладыши, через которые осуществляется соединение.

Элементы фюзеляжа соединяются между собой клепкой, сваркой, склейкой, а также болтами. Через нормальные шпангоуты стрингеры пропускают неразрезанными, соединяя их со шпангоутами с помощью отогнутой лапки или уголка. На усиленных шпангоутах стрингеры разрезают и перестыковывают их через стенку шпангоута с помощью уголков или фитингов болтами или через полку шпангоута.

Стыковые соединения в балочных фюзеляжах бывают разъемными, или эксплуатационными, и неразъемными, или технологическими.

В балочно-лонжеронных конструкциях разъемные соединения осуществляются при помощи шарнирных узлов, установленных на лонжеронах. Узлы бывают типа ухо-вилка, вилка-гребенка, фитинговые.

В балочно-стрингерных конструкциях фюзеляжа разъемные соединения выполняются по контуру, а также при помощи фитингов и болтов. В балочно-обшивочных конструкциях фюзеляжа разъемные соединения осуществляются по контуру.

Крепить агрегаты и оборудование самолета к фюзеляжу необходимо с учетом действующих на них нагрузок. Например, узел крепления передней ноги шасси необходимо связать с продольными и поперечными элементами фюзеляжа одновременно, поскольку при разбеге и пробеге она нагружается вертикальной, горизонтальной и боковой нагрузками. Вертикальную и боковую нагрузки воспримет шпангоут, а горизонтальную - стрингеры (усиленный стрингер, бимс).

Конструктивное оформление вырезов в фюзеляже

В ферменных фюзеляжах вырезы, не нарушающие целостности фермы, не требуют силового подкрепления, а при нарушении целостности силовых элементов фермы необходимо установить дополнительные элементы, обеспечивающие прочность и жесткость конструкции. Нарушение целостности поясов фермы недопустимо.

В балочных фюзеляжах в зависимости от размеров вырезы подкрепляют по-разному:

а. малые вырезы (под смотровые лючки, заправочные горловины и т.п.) окантовывают для создания дополнительной жесткости;

б. большие вырезы (под фонарь летчика, отсек ноги шасси и т.п.) ограничивают силовыми шпангоутами и усиленными стрингерами (лонжеронами) или бимсами.

Вопросы для самопроверки

1. Назначение, нагружение и виды деформаций фюзеляжа.

2. Типы конструктивно-силовой схемы фюзеляжа и их применение.

3. Элементы конструкции балочных фюзеляжей и их назначение.

4. Виды конструкций элементов балочных фюзеляжей.