Конструкция элементов крыла

 

Лонжероны бывают ферменной, балочной и смешанной конструкции.

Ферменные лонжероны (Рис. 23) применяются при большой строительной высоте крыла. Масса конструкции получается небольшой, поскольку все элементы фермы (стойки, пояса, раскосы) работают на растяжение - сжатие. Косынки, необходимые для связи стоек, поясов и раскосов, увеличивают массу и усложняют технологию сборки.

Балочные лонжероны применяют при сравнительно малой строительной высоте крыла, поскольку при больших строительных высотах его стенка, работающая на сдвиг, требует увеличения толщины и частого подкрепления стойками для обеспечения ее жесткости, что значительно увеличивает массу лонжерона (Рис. 24). Балочные лонжероны могут иметь монолитную и сборную конструкцию.

Лонжероны смешанной конструкции иногда применяют в случае существенного изменения строительной высоты крыла по размаху. Часть лонжерона по размаху имеет ферменную (большая строительная высота), а часть - балочную (малая строительная высота) конструкцию.

Рис. 23. Конструкция ферменного лонжерона: 1 - пояс; 2 - раскос; 3 - стойка; 4 - косынка	Рис. 24. Конструкция балочного лонжерона: 1 - пояс; 2 - стенка; 3 – стойка

Продольные стенки крыла (Рис. 25) имеют балочную конструкцию. Сечения поясов продольных стенок по размеру мало отличаются от сечений стрингеров крыла.

Стрингеры крыльев металлических конструкций представляют собой профили с сечениями самой разнообразной формы. Размеры и форма сечения стрингера зависят от требований прочности и жесткости конструкции, а также от простоты соединения стрингерного набора с обшивкой и нервюрами.

Нервюры по конструкции бывают ферменные, балочные и ферменно-балочные (Рис. 26). Ферменные нервюры применяются при больших строительных высотах крыла, балочные - при малых. Конструкция их аналогична конструкциям балочного и ферменного лонжеронов, но балочные нервюры вследствие малых нагрузок изготавливают с отверстиями облегчения в стенках (стеночные нервюры) или вообще без стенок (рамные нервюры). Стеночные нервюры состоят из листа - стенки, подкрепленного уголками для повышения допустимых критических напряжений, и двух полок (поясов), выполненных либо в виде отбортовки стенки, либо в виде специального профиля. Рамные балочные нервюры позволяют размещать грузы внутри крыла, но тлеют несколько большую массу, чем стеночные нервюры.

Нервюры по назначению бывают нормальными, служащими для подкрепления обшивки, стрингеров и придания формы крылу, и усиленными, воспринимающими поперечные сосредоточенные нагрузки от шасси, элеронов, двигателя и т.д. и передающими их на лонжероны.

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

 

Рис. 25. Конструкции продольных стенок: 1 - пояс; 2 - стенка; 3 - стойка	Рис. 26. Конструкции нервюр: а - ферменная; б - балочная; в – балочная рамная; 1 - полка; 2 - раскос; 3 - стоика; 4 - стенка

Нервюра в однолонжеронном крыле работает на изгиб и срез как консольная балка, а в крыльях других конструктивно-силовых схем - как многоопорная балка. Изгиб нервюры создает поток касательных напряжений в замкнутом контуре, т.е. момент кручения. Сечение полок, стенок и других элементов нервюр зависит от действующих нагрузок.

Обшивка может быть листовой, прессованной или катаной заодно с продольным набором, штампованной заодно с продольным и поперечным набором, трехслойной с сотовым и другими заполнителями. Изготавливается обшивка из алюминиевых и титановых сплавов, сталей, композитных материалов и сочетаний этих материалов, выбор типа и материала обшивки зависит от условий эксплуатации.

Стыковые узлы бывают моментными, шарнирными и контурными.

Моментные узлы служат для передачи изгибающих моментов и могут также передавать поперечные нагрузки (силу).

По передаче усилий от М_изг они бывают: I) с болтами, работающими на срез и разнесенными по вертикали (Рис. 27,а) при большой строительной высоте лонжерона или по горизонтали (Рис. 27,6) при малой строительной высоте лонжерона; оси болтов перпендикулярны оси лонжерона; 2) с болтами, работающими на растяжение (Рис. 27,в) и расположенными параллельно оси лонжерона.

Шарнирные узлы служат для передачи силы с одного элемента конструкции на другой (Рис. 29). Ось болта шарнирного узла перпендикулярна оси продольного элемента и, как правило, расположена горизонтально.

 

Рис. 27. Конструкции моментных узлов	Рис. 28. Конструкция шарнирного узла

 

Контурные узлы выполняются как с болтами, работающими на растяжение, так и с болтами, работающими на срез. Болты, работающие на растяжение, могут вставляться в отверстие стыка и закладываться в прорезь на стыке.

Стыковые узлы чаще всего изготавливают из высокопрочных сталей ЗОХГСА или ЗОХГСНА.

 

Вопросы для самопроверки

1. Нагрузки, действующие на крыло, и виды деформаций крыла.

2. Элементы конструкции крыла, их назначение и воспринимаемые ими нагрузки.

3. Конструктивно-силовые схемы крыла, их характерные особенности, принцип классификации.

4. Передача сил и моментов на центроплан или фюзеляж с крыльев различных конструктивно-силовых схем.

5. Стыковые узлы лонжеронных, кессонных и моноблочных крыльев.