Обшивка крыла в общем случае работает на кручение и растяжение - сжатие. Подбор толщины обшивки δобш производится по наибольшему крутящему моменту, который возникает в расчетных случаях В и С по формуле Бредта:
(8)
где - расчетный крутящий момент в рассматриваемом сечении;
Ω - площадь контура крыла, работающего на кручение;
- разрушающее напряжение материала обшивки, работающего на кручение, сдвиг, кг/мм2.
Для определения площади контура, работающего на кручение, вычерчиваем в масштабе профиль расчетного сечения крыла .
Работающим на кручение считается контур от носка сечения (или от первого лонжерона) до заднего лонжерона (рисунок 4).
Рисунок 4 - Определение контура, работающего на кручение
Положение переднего и заднего лонжеронов выбираем из конструктивных соображений: 30% для переднего и 70% для заднего лонжерона. Площадь контура Ω непосредственно вычисляем по чертежу контура крыла.
Вычисление крутящего момента
Расчет крутящего момента в рассматриваемом сечении проводим в зависимости от моментных характеристик профиля крыла.
|
|
Для симметричного профиля крыла наибольший крутящий момент возникает для расчетного случая В (полет с отклоненными элевонами). Для определения крутящего момента в сечении необходимо рассчитать погонный крутящий момент по размаху крыла.
Погонный крутящий момент в случае В определяется по формуле (без учета агрегатов или грузов, расположенных на крыле):
, (9)
где и - координаты центра масс и центра жесткости сечения, в проектировочном расчете они выбираются по статистике; - координата центра давления сечения крыла; - воздушная аэродинамическая нагрузка в сечении крыла; - распределенная инерционная нагрузка от веса крыла.
Относительные координаты центров тяжести и жесткости выбираем по статистике:
; .
Принимаем ; .
Сжимаемость воздушного потока при полете самолета влияет на положение центра давления Хд.
Учет сжимаемости воздуха на положение центра давления на дозвуковых скоростях полета производится за счет поправочного коэффициента
, (10)
Коэффициент определяется по специальный графикам, прилагаемым в Нормах Прочности, а величина определяется как абсолютная величина тангенса угла наклона моментной кривой к оси .
Величина ,
где коэффициент определяется либо по специальному графику, либо по формуле:
, (11)
где М - число Маха.
где а – скорость звука, при Н = 3000 м; а = 328,56 м/с.
.
оэффициент определяем в зависимости от отношения хорды элевона к хорде крыла по формулам:
|
|
; (12)
; .
Значение производной берется с графика в Нормах Прочности. Отношение = - добавка, которая учитывает угол отклонения элевонов, и определяется по плановой проекции крыла.
Положение относительной координаты центра давления для дозвуковых самолетов, в частности «Су-26», по статистическим данным выбираем равным 0,26.
В случае В коэффициент подъемной силы сечения принимается равным коэффициенту подъемной силы крыла .
; , (13)
где qтах тах – максимально допустимый скоростной напор; nэ тах - максимальная эксплуатационная перегрузка; V2тах – максимальная скорость полета самолета; - массовая плотность воздуха на уровне земли; Gсам – взлетный вес самолета.
Распределение воздушной и массовой нагрузок по размаху крыла в проектировочном расчете производится пропорционально хордам крыла:
; , (14)
где коэффициент безопасности .
Массовыми нагрузками крыла по сравнению с аэродинамическими нагрузками при проектировочном расчете пренебрегают.
Вычисление крутящих моментов и проводят по формуле (15) методом табличного интегрирования (таблица 8).
Таблица 8 Расчет крутящих моментов
z | 0,1 | 0,2 | 0,3 | 0,4 | 0,5 | 0,6 | 0,7 | 0,8 | 0,9 | 1,0 |
1365 | 1487 | 1560 | 1682 | 1755 | 1853 | 1950 | 2048 | 2170 | 2290 | |
490 | 490 | 490 | 490 | 490 | 490 | 490 | 490 | 490 | 490 | |
0,35 | 0,32 | 0,31 | 0,29 | 0,27 | 0,26 | 0,25 | 0,23 | 0,22 | 0,21 | |
0,006 | 0,002 | 0,004 | 0,004 | 0,002 | 0,002 | 0,004 | 0,002 | 0,002 | 0,002 | |
0,0297 | 0,0099 | 0,0198 | 0,0198 | 0,0099 | 0,0099 | 0,0198 | 0,0099 | 0,0099 | 0,0099 | |
0,0314 | 0,0105 | 0,0209 | 0,0209 | 0,0105 | 0,0105 | 0,0209 | 0,0105 | 0,0105 | 0,0105 | |
0,26 | 0,26 | 0,26 | 0,26 | 0,26 | 0,26 | 0,26 | 0,26 | 0,26 | 0,26 | |
354,9 | 386,6 | 405,6 | 437,3 | 456,3 | 481,8 | 507,0 | 532,5 | 564,2 | 595,4 | |
587,0 | 639,4 | 670,8 | 723,3 | 754,7 | 796,8 | 838,5 | 880,4 | 933,1 | 984,7 | |
546,0 | 594,8 | 624,0 | 672,8 | 702,0 | 741,2 | 780,0 | 819,2 | 868,0 | 916,0 | |
232,1 | 252,8 | 265,2 | 286,0 | 298,4 | 315,0 | 331,5 | 347,9 | 368,9 | 389,3 | |
(А) | 1152,0 | 1255,0 | 1316,6 | 1419,5 | 1481,1 | 1563,9 | 1645,7 | 1728,4 | 1831,4 | 1932,7 |
(В) | 768,0 | 836,4 | 877,7 | 946,4 | 987,4 | 1042,6 | 1097,1 | 1152,3 | 1220,9 | 1288,4 |
191,1 | 208,2 | 218,4 | 235,5 | 245,7 | 259,4 | 273,0 | 286,7 | 303,8 | 320,6 | |
0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | |
0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | |
191,1 | 208,2 | 218,4 | 235,5 | 245,7 | 259,4 | 273,0 | 286,7 | 303,8 | 320,6 | |
(А) | 47,4 | 56,3 | 61,9 | 72,0 | 78,4 | 87,4 | 96,7 | 106,6 | 118,3 | 128,4 |
23,7 | 51,9 | 59,1 | 67,0 | 75,2 | 82,9 | 92,0 | 101,7 | 112,5 | 123,4 | |
336,4 | 336,4 | 336,4 | 336,4 | 336,4 | 336,4 | 336,4 | 336,4 | 336,4 | 336,4 | |
8,0 | 17,4 | 19,9 | 22,5 | 25,3 | 27,0 | 31,0 | 34,2 | 37,8 | 41,5 | |
8,0 | 25,4 | 45,3 | 67,8 | 93,1 | 121,0 | 152,0 | 186,2 | 224,0 | 265,5 |
В сечениях, где проходит элерон, получаются двойные значения и .
Используя формулу Бредта, проводим расчет погонного крутящего момента в каждом сечении. Интегрируя таблично погонный крутящий момент, получаем значения крутящего момента в каждом сечении:
(15)
По результатам интегрирования строим эпюру распределения крутящего момента по размаху крыла, с которой снимаем значение в рассматриваемом сечении для определения толщины обшивки.
Погонный крутящий момент определяется следующим образом:
- для сечений, не проходящих через элерон
; (16)
- для сечений, проходящих через элерон
; (17)
Затем по справочнику находим предел прочности на растяжение материала обшивки (алюминиевые сплавы имеют предел прочности = 40 - 42 кг/мм2 в зависимости от марки материала и его термообработки), принимаем 42 кг/мм2.
Разрушающее касательное напряжение для обшивки принимается
кг/мм2
Рассчитав величины ; ; , находим толщину обшивки:
мм
Полученное значение толщины обшивки округляем до ближайшей большей стандартной толщины листового материала согласно таблицы 9[1]: принимаем 0,5 мм.