Особенности конструктивно-силовой схемы фюзеляжа

Фюзеляжи современных самолетов в подавляющем большинстве имеют полумонококовую конструкцию, состоящую из обшивки, стрин­геров и шпангоутов. Ферменные конструкции применяются лишь для легких самолетов.

Расстояние между шпангоутами зависит от толщины обшивки моно­блочного фюзеляжа, компоновки и веса.

На практике шаг шпангоутов принимается в пределах:

200—300 мм — для легких самолетов;

300—400 мм — для средних самолетов (15<G₀<30 тс);

450—500 мм — для тяжелых самолетов.

Расстояние между стрингерами в фюзеляже выбирают из тех же соображений, что и в крыле, стремясь как можно полнее использовать (для снижения веса) эффект подкрепления обшивки. В зависимости от толщины обшивки расстояние между стрингерами принимают:

100—150 мм — для легких самолетов;

150—200 мм — для тяжелых самолетов.

В зоне больших вырезов (люков и т. п.) устанавливаются в виде окантовок усиленные продольные силовые элементы (усиленные стрин­геры, балки).

При проектировании конструкции моноблочного фюзеляжа необхо­димо учитывать следующие требования и рекомендации.

1. Сосредоточенные силы, приложенные к элементам каркаса, не­обходимо как можно более плавно распределить по обшивке фюзеляжа, где они уравновесятся потоком касательных сил и нормальных напря­жений.

2. Большие сосредоточенные силы (от двигателей, оперения, крыла, шасси) следует передавать на обшивку элементами каркаса, направлен­ными параллельно силе. Силы вдоль фюзеляжа должны передаваться на обшивку через стрингеры и продольные балки, а силы, действующие поперек фюзеляжа, — через усиленные шпангоуты.

3. Сосредоточенные силы, направленные под острым углом к оси фюзеляжа, следует передавать на обшивку через стрингеры и шпан­гоуты.

4. Конструкция фюзеляжа современных самолетов должна удовлет­ворять требованиям долговечности и надеж­ности; это особенно существенно для гражданских самолетов. Для вы­полнения данного требования необходимо, чтобы:

— величина нормальных напряжений в обшивке от внутреннего давления в герметической кабине не превышала 8—10 кгс/мм²;

— отсутствовала высокая концентрация напряжений, особенно вбли­зи вырезов для дверей, окон и люков;

— были приняты меры к ограничению скорости распространения трещин (принцип безопасно разрушающейся конструкции).

5. При конструировании герметизированных отсеков фюзеляжа сле­дует правильно назначать границы зоны герметизации (с учетом выре­зов под шасси, крыло и т. п.); и избегать применения плоских по­верхностей для восприятия избыточного внутреннего давления.
Поперечные сечения герметизированных отсеков должны, как пра­вило, иметь форму круга или близкую к нему.

Для уменьшения веса и повышения срока службы фюзеляжа сле­дует шире применять монолитные конструкции, особенно при проекти­ровании средних и тяжелых самолетов. Чем меньше в конструкции клеп­ки и различных соединений, тем меньше вес и меньше источников кон­центрации напряжений.