Рис. 4.14. Расчетные схемы и эпюры Q и М для силовых элементов корневой части стреловидного крыла с внутренним подкосом

пары cHji R3 = ft4 = M,<p/V3 4 иавиутреииий подкос в узле J и иа задний лонжерон в узле 4. Сила 4 передается на внутренний подкос в точке / шарнирного крепления к нему заднего лонжерона; R i = r4.

От силы R1 в точке 4 ла заднем лонжероне действует изгибающий момент ЛМ = -=RiVi-4-

Так как рассматривается только действие крутящего момента Мр, то из условий равновесия консольной части крыла иа переднем лонжероне должен возникнуть такой же по величине, ио обратиьй по знаку, изгибающий момент. Следовательно,в точке 3 иа переднем лонжероне действует изгибающий момент Мд -М+ДМ. В узлах крепления переднего лонжерона - узле 2 иа борту фюзеляжа и узле5 иа внутреннем подкосе - от этого момента возникнут реакции -

зл

к2л=-

12-3

Кроме того, от местной нагрузки корневой части t узла4 2 и 3 будут реакции:

r2t =

3 Z

fd£j tdz 2 2..-

R3t=-

2 -z /dz,/ tdz

>2-3

Внутренний подкос работает на изгиб от сил Q, Rjjj, R3t и r3, приложенных в узле 3, и силы Ri, приложенной в узле 1. .

Передний лонжерон в ко риевой части Представляет собой балку иа двух опорах, нагруженную распределенной нагрузкой t и изгибающим моментом Мд, приложенньвм в узле 3.

Задний лонжерон на участке 1 -4 работает как балка, закрепленная да консольной части крьша и нагруженная в узле 1 силой Rj.

Нервюра 3-4 нагружена погонными касательными усилиями q от крутящего момента крьша и работает от этого момента на изгиб как двухопорная балка сконсолью.

Расчетные схемы силовых элементов корневой части крьша и эпюры перерезывающих сил и крутящих моментов для них показаны на рис. 4.14,

После определения нагрузок находятся площади поперечного сечения поясов и толщины стенок подкоса, лонжеронов и нервюры.

КРЫЛЬЯ С МОМЕНТНОЙ ЗАДЕЛКОЙ ПО ДВУМ ЛОНЖЕРОНАМ

В этих крыльях (рис. 4.15) изгибающий момент на борт фюзеляжа передается передним и задним лонжеронами, но в отличие от прямого крыла из-за неодинаковой длины лонжеронов в корневых сечениях происходит~до-

грузка более короткого, а следовательно, и менее податливого заднего лонжерона и соответствующая разгрузка переднего лонжерона, С увеличением угла стреловидности догрузка заднего лонжерона растет. Аналогично происходит и перераспределение между лонжеронами перерезьшающей силы. Перераспределение нагрузки между лонжеронами вызывает появление догол-нительных касательных напряжений в обшивке.

От изгибающих моментов переднего и заднего лонжеронов изгибом нагружается бортовая нервюра. Крутящий момент на бортюзеляжа, кроме бортовой нервюры 1-2, Передается изгибом нервюр 1-1 -1 и 2-2 .

Проектировочный расчет концевой части крьша, отстоящей от сечения 1-Г-1 на расстоянии большем, чем а , производится так же, как и расчет прямого моноблочного крыла.

В сечении 1-Г отношение изгибающих моментов переднего и заднего лонжеронов может бьп-ь определено по формуле

м2 нг 1 + i

где Н, и н2 - высбты переднего и заднего лонж;ероиов;

- D cos*X + l. 2а 5inX

(42)

D - длина фюзеляжной части крьша. . i i \

Учитывая, что M = Mi +м2 (М - изгибающий момент в сечении нервюры 1-1-1 ), получим

Ml = М -,

нн + н1(1 + П

м2=М

Щ (1+/)

(43)

(44)

Погонная касательная сила в стенках переднего и- заднего лонжеронов может быть определена по формулам

(45) (46).

qi = qi(x=o)

ч2 = ч2(х=0)

птгггт>.

Рис. 4.15. Схема стреловидного крьша с Тис. 4.16. Расчетная схемам? эпюры qh моментной заделкой по двум лонжеронам М для бортовой нервюры

i H4i(jQ J hq2Qj - погоиные касательные силы в стеЯках передаего tf заднего лонжеронов без учета стреловидности, определяемые по формулам (15) и (17)- > Щ - добавочная погоицая касательная сила, обусловленная стреловидностью крьша

(47)

м

Wi-i-

[0,5-

1п(,.4)

Здесь Wi i - площадь межлонжеронной части крыла в сечении нервюры 1-1-1 Погонная касательная сила в обшивке: иа участке носка

Чоб =

в межлонжеронной части

Чоб=-Ач.

(48)

(49)

где Wi - площадь, ограниченная контуром крыла в сечении нервюры 11-1 . Крутящий момент крьша между нервюрами 1 -1-1 и 2-2 мОжио i

распределить

пропорщюнальио площадям, ограниченным контурами крыла в их сечениях:

(50)

(51)

Под действием этих моментов нервюры работают на изгиб. Построение эпюр пере-резьгаающих сил и изгиба1рщих моментов для этих нервюр производится так же, как и для соответствующих нервюр крьша с моментной заделкой по одному понжерону.

Бортовая нервюра 1-2 (рис. 4.16) нагружается изгибающими моментами:

иа опоре /

мб1 =MisinX- mhicosx; на опоре 2

мб2 = м2 sinx - ми2 cosx,

(52)

(53)

где Ml и м2 - изгибающие моменты в задаем и передаем лонжеронах.

Для того чтобы бортовая нервюра включалась в работу иа изгиб, с соединена по поясам и стеикам с поижероиами и нервюрами 1-1-1 н гибающих моментов Мб 1 и мб2 в узлах 1 и 2 возникнут реакщ1и:

Ri = r2=-

Щ1 + мб2 ч1-2

Эпюры перезывающих сил и изгибающих мометов показаны иа рис. 4.16. После определения нагрузок находят поперечные размеры силовых элементов корневой чабти крьша. ~ .

КРЫЛЬЯ с ЗАДЕЛКОЙ ПО ВСЕМУ КОНТУРУ

В этих крьшьях (рис. 4.17) в корневых сечениях по тем же npmmat/t, что и в крьшьях с моментной задешсой по двум лонжеронам, происходит перераспределение изгибающего момента: догружаются продольный набор и обшивка у заднего лонжерона и разгружаются у переднего. Аналогично происходит и перераспределение перерезьшающей силы между стенками переднего и заднего лонжеронов. Передача крутящего момента на борт фюзеляжа

52

Рис. 4.17. Схема стреловидаого. крьша . мо\(еитной заделкой по всему контуру

Рис 4.18 Расчетная схема иэпюры Q и М для бортовой нервюры

происходит изгибом нервюр 1-Г-1 ,2-2 и всех нервюр, расположенных между ними. Кроме того, от крутящего момента изгибом нагружается и бортовая нервюра. Основной нагрузкой бортовой нервюры является нагрузка ее распределенными сасательными силами от изгибающего момента крьша. О.т действия этих сил ббртовая нервюра работает на сдвиг.

Проектировочный расчет иа участке, отстоящем от сечеиия 1 -Г-1 на расстоянии а и до конца крьша, производится так же, как и расчет прямого моноблочного крьша..

Проектировочный расчет сечеиия 1-1-1 может быть выполнен следующим образом. Определяется сила, действующая в верхней и нижней панелях крьша:

М , . (54>

где М - изгибающий момент в сечеиии 1-Г-1 ; к =0,8...0,9 - коэффициент использования строительной высоты профиля;

И =

ср а

Здесь W - площадь межлонжеронной части крьша в этом сечении.

Площадь поперечного сечеиия панели определяется по разрушающему напряжению заднего стрингера (пояса заднего лонжерона):

F =--, (55)

оразрг1п(1 +4:)

где t подсчитывается по формуле (42).

Для сжатой панели аразр = 4<р. а для растянутой - аразр = ов-

Погонные касательные сИЛы в стенках лонжеронов и в обшивке определяются так же, как и для крьша с моментной заделкой по двум лонжеронам.

При определении нагрузок иа нервюры 1 -Г-1 и 2-2 можно не учитывать работу нервюр, расположенных между ними. Тогда, как и в крьше с моментной заделкой по. двум лонжеронам, крутящий момент распределяется между нервюрами 2-2пропорционально площадям, ограниченным контурами крьша в их сечениях.

Бортовая нервюра работает иа сдвиг от распределенных касательных сил, вызванных действием изгибающего и крутящегЬ момента крьша (рис, 4.18) :

(56 >

где W6 - площадь, ограниченная контуром межлонжеронной части крьша в сечении бортовой нервюры,

(57)

Мб = MsinX + Mpcosx

Оттиомета Mg в узлах 1 и2 возникнут реакции

tl-2

Перерезывающая сила и изгибающий момент нервюры иа расстоянии х от узла / будут: ,

Q=q6H-R2; M = 2q5W5,r- R,.x.

(58) (59)

Определив иагруэки, шходят площади поперечного сечения поясов и толщины стенок нервюр 1-Г-1 , 2-2 и бортовой нервюры, толщину обшивки и площади поперечного сечения поясов лонжеронов и стрингеров и толщины сгеиок лонжеронов в корневой части крыла.

СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА КОНСТРУКТИВНО-СИЛОВЫХ СХЕМ ~ СТРЕЛОВИДНЫХ КРЫЛЬЕВ

В крыльях с моментной заделкой по двумлонжеронам и в крыльях с задепкои по всему контуру в-наиболее нагруженной корневой их части из-за особенностей, вызванных косой заделкой, нс удается рационально использовать находящиеся вблизи от места максимальной строительной высоты передний лонжерон или переднюю исть моноблока. Пбэтс/му эти крылья в весовом отношении могут уступить крьшу с моментной заделкой по.однЬму лонжерону, когда последний расположен в месте максимальной строительной высоты. Однако в таком Крьше сложнее использовать внутренние обьемы, оно обладает меньшей в сравнении с крьшьями других схем живучестью и меньшей жесткостью на кручение, а следовательно, имеет и меньшие значения критических скоростей флаттера и реверса элеронов.

По условиям компоновки крылья с моментной заделкой по лонжеронам нашли широкое применение на легких самолетах.

Для крьшьев, внутрь которых осуществляется уборка шасси,часто применяется схема с, внутренним йодкосом. Но эта схема выгодна лишь для крьшьев с умеренным углом стреловидности. При больших углах стреловидности длинавнутреннего подкоса получается малой и схема теряет свои преимущества. ° ~

Крьшья с моментной заделкой по всему контуру нашли широкое при-меЧ1ение на тяжелых самолетах. Крьшо этой схемы обладает более высокой жесткостью на кручение что выгодно с точки зрения флаттера и реверса элеронов, живучесть его выше, чем крьшьев других схем, внутренние обьемы в таком крыЛе удобно использовать для размещения топлива.

§ 5. ТРЕУГОЛЬНЫЕ КРЫЛЬЯ

Треугольные крьшья - это крьшья малого удлинения;-применяются они, как правило, на сверхзвуковых самолетах.

- Требования аэродинамики, предьявляемые к качеству поверхности и к точности сохранения обводов крьша такого самолета, диктуют необходимость постановки достаточно жесткой обшивки. Поэтому треугольное крыло имеет обьино моноблочную констр)цйю. -

С)днако исходя из условий компоновки самолета, монтажных соображений и .из-за необходимости делать в корневой части крьша большие выре-

зы очень часто крепление крьша к фюзеляжу осуществляется не по всему контуру, а только по лонжеронам.

Нервюры в треугольном крыле могут ставиться по потоку или перпендикулярно одному из основных лонжеронов.

В зависимости от .расположения продольного набора треугольные крьшья можно разделить на крьшья со сходящимся продольным набором и крьшья с параллельным продольным набором.

КРЫЛЬЯ СО СХОДЯЩИМСЯ ПЮДОЛЬНЫМ НАБОЮМ

Треугольные крьшья со сходящимся продольным набором можно разделить на крьшья с моментной заделкой по одному лонжерону, с mOmcjithoh заделкой по всем лонжеронам и с заделкой по всему контуру.

Крьшо с моментной заделкой по одному лонжерону

Продольный набор такого крьша (рис. 4.19) сострит из нескольких сходящихся лонжеронов. Один основной лонжерон, расположенньш в раионе-максимальнойстроительной высоты профиля, имеет моментную заделку, остальные лонжероны закреплены шарнирно; Для подкрепления обшивки крьшо может иметь и стрингерный набор. Поперечный набор крьша состоит из серии нервюр которые располагаются обычно перпендикулярно основному лонжерону. Работа силовых элементов этого крьша не отличается от работъ1 в корневой зоне силовых элементов стреловидного крьша с моментной заделкой по одному лонжерону, и по тем же формулам может быть произведен его П{тоектировочный расчет.

Крыло с моментной заделкой по всем лонжеронам

Силовой набср такого крьша (рис. 40) состоит из нескольких лонжеронов, пересекающихся в одной точке у его конца и имеющих моментное крепление, обшивки, подкрепленной сходящимися стрингерами, и нервюр, расположенных по потоку или перпендикулярно одному из основных лонжеронов. Изгибающий момент в таком крьше воспринимается в основном лонжеронами. Перерезывающая сма воспршимается стенками лонжеронов, а крутящий момент - замкнутыми контурами, образованными обшивкой и стенками лонжеронов.

Рис. 4.19. Схема треугольного крыла со сходящимся продольнйм набором с мо- ментиой заделкой по одному лонжерону

Рис. 4.20. Схема треугольного крыла со сходящимися лонжеронами, имеющими моментную заделку