Конструктивно-силовые схемы фюзеляжей

Ферменные конструкции фюзеляжей представляют собой, как правило, пространственную ферму, состоящую из четырех плоских ферм (Рис. 30). Ферма состоит из четырех поясов, соединенных между собой стойками, распорками, раскосами (жесткий элемент) или расчалками (гибкий элемент). Элементы конструкции фермы под действием внутренних сил работают на растяжение или сжатие.

Для придания обтекаемой формы ферму покрывают обшивкой и делают специальные надстройки (гаргроты), которые увеличивают массу конструкции, но не воспринимают нагрузок, кроме воздушных.

Рис. 30. Конструкция ферменного фюзеляжа: 1 - стойка; 2 - распорка; 3 - расчалка; 4 - пояс; 5 - раскос	Рис. 31. Конструкция балочного фюзеляжа: 1 - лонжерон - усиленный стрингер; 2 - стрингер; 3 - шпангоут; 4 - обшивка
Рис. 32. Конструкция балочно-лонжеронного фюзеляжа	Рис. 33. Конструкция балочно-стрингерного фюзеляжа
Рис. 34. Конструкция балочно-обшивочного фюзеляжа	Рис. 35. Сечения стрингеров

Балочные конструкции фюзеляжей представляют собой тонкостенную балку, все элементы "которой участвуют в восприятии нагрузок. Основными элементами балочного фюзеляжа (Рис. 31) являются:

а. продольный набор - лонжероны (усиленные стрингеры) и стрингеры;

б. поперечный набор - шпангоуты;

в. обшивка.

Поперечную силу воспринимают шпангоуты и обшивка; изгибающий момент - стрингеры, лонжероны и обшивка; крутящий момент - обшивка. Балочные фюзеляжи имеют различные конструктивно-силовые схемы:

Балочно-лонжеронные фюзеляжи (Рис. 32) состоят из лонжеронов (усиленных стрингеров), стрингеров, шпангоутов и обшивки. Такая конструкция применяется при наличии больших вырезов (фонаря летчика, отсеков шасси и т.п.), поскольку в месте выреза необходимо, для сохранения требуемой прочности и жесткости конструкции фюзеляжа на изгиб, усилить продольные элементы, окантовывающие вырез.

Балочно-стрингерные фюзеляжи (Рис. 33) состоят из стрингеров, шпангоутов и обшивки. Стрингерный набор равномерно распределяется по контуру фюзеляжа, так как изгибающий момент может действовать в различных плоскостях. Такая конструкция применяется при наличии небольших вырезов.

Балочно-обшивочные фюзеляжи (Рис. 34) состоят из обшивки и шпангоутов. Обшивка из листового материала хорошо воспринимает растягивающие нагрузки и плохо - сжимающие, поскольку при сжатии она теряет устойчивость при малых значениях σ_крит. Такая конструкция применяется при отсутствии вырезов.

Обшивочная конструкция фюзеляжа с обшивкой из листового материала применяется на участках с малыми значениями изгибающего момента.

Обшивки из панелей с сотовым или другим заполнителем хорошо работают на растяжение и сжатие, и благодаря этому обшивочную конструкцию можно применять при любой величине изгибающего момента. При такой конструкции существенно снижается масса.

Рассмотренные конструктивно-силовые схемы балочных фюзеляжей в чистом виде по всей длине фюзеляжа встречаются редко, поскольку на фюзеляж действуют значительные по величине и направлению силы и моменты, а по условиям эксплуатации в конструкции необходимо предусматривать вырезы для фонаря летчика, люков, дверей, окон и т.п. По этой причине конструкция по длине фюзеляжа часто выполняется из сочетания двух, а иногда и всех трех типов балочных фюзеляжей, что вызвано стремлением получить конструкцию минимальной массы.