,

Принимаем Таблица 3

Произведя расчеты получаем:

Таблица 4

Расчетная схема крыла

Рис. 2

Сечение профиля крыла

Рис. 3

2.3 Определение воздушной нагрузки

Для плоского нестреловидного крыла с удлинением воздушная нагрузка определяется во формуле: [5]

(16)

Таблица 5

(23)

где , , ,

Таблица 8

Лонжероны в моноблочных и кессонных крыльях воспринимают порядка 10-20% изгибающего момента. Остальную нагрузку воспринимают на себя стрингеры и обшивка. Если лонжероны не подвержены к общей потери устойчивости, так как лонжероны подкреплены в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, а возможна лишь местная потеря устойчи-вости, значение которой может быть значительно ниже, чем в лонжеронных крыльях, то стрингеры, закрепленные только по нервюрам, способны терять устойчивость при напряжениях значительно меньших, чем разрушающие.

Следовательно, моноблочные крылья позволяют в большей степени использовать работоспособность материала. Но, с другой стороны дробление материала ведёт к уменьшению критических напряжений при сжатии и тем самым не позволяет получить высокие напряжения в продольных элементах конструкции крыла.

При небольших удельных давлениях на крыло, лонжеронное крыло будет легче по массе, чем моноблочное. По при росте удельного давления, более выгодным оказывается моноблочное крыло, а при повышенных требованиях к жесткости крыла и при больших взлетных массах и скоростях, единственно возможным.

Моноблочное и кессонное крыло принципиально друг от друга ни чем не отличаются. Разница состоит лишь в том, что в моноблочном крыле нормальные усилия при изгибе воспринимаются обшивкой и подкрепляющими её стрингерами по всему контуру поперечного сечения крыла, а в кессонном крыле обшивкой и стрингерами лишь в межлонжеронной зоне контура, а остальная часть контура с более тонкой обшивкой слабее подкреплена и в работе на изгиб практически не участвует.

Исходя из опыта проектирования крыльев, можно дать следующие рекомендации по расположению продольного набора в сечении крыла:

в двухлонжеронном крыле передний лонжерон располагается на ; задний лонжерон - на ; в трехлонжеронном крыле передний на ; средний - на ; а послед-ний на .

Расстояние между стрингерами в лонжеронных крыльях составляет при расстоянии между нервюрами , а в моно-блочных крыльях при .

По найденной площади стрингера подбираются тип и размеры профиля по каталогу стандартных профилей.

Выбираем профиль ПК2-220

Таблица 11

Рис.6

3.2.2 Подбор поясов лонжеронов и стрингеров в сжатой зоне. Принимаем, что в сжатой зоне площади сечений стрингера и рас-стояния между ними такие же, как и в растянутой зоне. В этом случае расчет сжатой зоны сводится к подбору поясов лонжеронов.

Потребные площади сечений поясов вычисляем по следующей фор-муле: [5]

(31)

(32)

В качестве разрушающего напряжения сжатого пояса лонжерона можно взять временное сопротивление материала, если они достаточно массивны. Если же пояса лонжеронов выполнены из профилей недостаточно большого сечения, то разрушающие напряжения принимаются равными критическим напряжениям местной потери устойчивости, которые определяются только при известной форме и размерах сечения. Поэтому первом приближении принимаем форму и размеры пояса как для растяну той зоны и определяем для этого пояса критические напряжения местной потери устойчивости. Если критические напряжения меньше, чем то необходимо увеличить площади поясов и определить критические напряжения для нового профиля, затем определить несущую способность поясов и сравнить с несущей способностью растянутой зоны. Должно быть со блюдено условие:

После чего делается проверка на устойчивость: [5]

(33)

Если это условие не выполняется, то следует увеличить сечения поя сов, или стрингеров, или количество стрингеров.

приведенная площадь стрингера с присоединенной к нему обшивкой:

Приведенная ширина обшивки определяется по формуле: [5]

(34)

расстояние между стрингерами;

редукционный коэффициент:

(35)

Критические напряжения в обшивке можно вычислить:

(36)

Величина берется равной минимальному критическому напря-жению местной или общей потери устойчивости стрингера.

В первом приближении приведенную ширину обшивки можно при-нять равной:

В общем случае на кронштейн действует сила Р с тремя составляющими РХ, РY, PZ. Для определения усилий действующих на крепёж рассматривается действие каждой составляющей отдельно, а результат суммируется.

Сила РХ переносится в центр жёсткости, болтов работающих на отрыв и распределяется между болтами пропорционально их жёсткости на растяжение. В определении центра жёсткости в этом случае могут не участвовать болты, работающие на срез и на срез-отрыв, которые исключают запас прочности из работы болтового соединения после анализа в каждом конкретном случае нагружения. Сила РХ распределится по формуле [7]

(63)

Опрокидывающий момент MZ определяется двумя силовыми факторами

- от эксцентриситета силы РХ относительно центра жёсткости болтов;

- от силы РY на плече L

(64)

опрокидывающий момент относительно линии упора параллельной оси Z.

hi - расстояние от оси болта до линии упора.

Опрокидывающие моменты MZ, MY стремятся развернуть кронштейн относительно линии упора или линии опрокидывания.

В вариантах достаточно жёстких конструкций участвующих в болтовом соединении (жёсткий кронштейн и жёсткая опора) линии опрокидывания проходят по кромкам подошвы кронштейна, как показано на рис. 1. В случае очень жёсткого кронштейна линия опрокидывания может проходить через центр жёсткости болтов опоры, через которую опрокидывается кронштейн.

Опрокидывающий момент распределится между болтами пропорционально произведению жёсткости растяжения линии опрокидывания наиболее распространённый в силу достаточной жёсткости конструкций. [7]

(64) (65)

Опрокидывающий момент MY возникающий от силы РZ на плече L распределится между болтами (работающими на отрыв) аналогично моменту MZ . [7]

(66)

- опрокидывающий момент относительно линии упора параллельной оси Y

Суммарное расчётное усилие отрыва болта определяется из выражения: [7]

(67)

Сила РХ чаще распределяется между болтами в силу большой статической неопределимости с учётом коэффициентов неравномерности КН=1,1…1,2…1,25…1,5

Величина коэффициентов неравномерности должна выбираться в каждом отдельном случае особо.

Далее вычисляется коэффициент запаса прочности болта, работающего на отрыв [7]

(68)

где - разрушающее усилие болта на разрыв, берётся по соответствующим таблицам

При перенесении сил РY и РZ в центр жёсткости болтового соединения получаем не только опрокидывающие моменты МY и МZ но и срез по направлениям действия этих составляющих.

В этом случае, когда один и тот же болт по главной части одновременно работает на отрыв и сдвиг (или сдвигом нельзя пренебречь), коэффициент запаса прочности определяют по формуле: [7]

(69)

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В курсовом проекте был спроектирован самолёт на основе прототипа С-80:

определены воздушные и массовые силы, воздушная нагрузка, толщины стенок лонжеронов, диаметры болта, геометрические параметры проушины, корпуса кронштейна.

Построены поляра профиля, эпюры перерезывающих сил и изгибающих, крутящих моментов.

ПРИЛОЖЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАНОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя М.: Машиностроение, 1967

2. Егерь С.М. Проектирование Самолётов. М.: Машиностроение, 1983

3. Житомирский Г.И. Конструкция самолётов М.: Машиностроение, 1991

4. Мамет О.П. Краткий справочник конструктора-машиностроителя М.: Машиностроение, 1964

5. Матвеев Е.Н. Расчёт нестреловидного крыла. Учебное пособие. Ульяновск.: УлГТУ, 1998.

6. Московский Международный Авиационно-Космический Салон. М.

«Афрус», 1995

7. Чернов А.А Конструкция и проектирование летательных аппаратов Ульяновск.: УлГТУ, 1998