Изучение классификации самолётов. Классификация самолётов по назначению, аэродинамической схеме и конструктивным признакам

8.5. Определение реакции опор.
Реакции опор определяется из уравнений равновесия моментов сил, относительно переднего и заднего узлов крепления на усиленных шпангоутах.
8.5.1. Из уравнения момента, Относительно переднего лонжерона, для принятой расчетной схемы, можно определить:

Здесь:
реакция R₂ направлена вверх.
8.5.2. Аналогично для заднего лонжерона

реакция R₁ направлена вниз.

Далее следует составить таблицу №1, в которую необходимо заносить результаты всех расчетов. (сверху вниз, слева - направо).

таблица N 1

№ сеч	xi	xi	n^эфi	Hфi	q^pфi	q^pобi	q^pкнi	q^p	mi^p	Ri^p
	м			м	даН/м	даН/м	даН/м	даН/м	даН	даН
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
1
2
. . . n

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ №12


Построение эпюр перерезывающих сил и изгибающих моментов фюзеляжа

1. Определение перерезывающих сил и изгибающих моментов по длине фюзеляжа.

При определении перерезывающих сил Q^p_yi и изгибающих моментов M^p_zi, длину фюзеляжа следует разбить на n участков длиной (рекомендуется n=15...20).
Далее следует составить таблицу №1, в которую необходимо заносить результаты всех расчетов. (сверху вниз, слева - направо).
Приращение перерезывающей силы определяется как:

таблица N 1

¹ сеч	q^p	mi^p	Ri^p	qср	x	Q^pi	Q^pi	Q^pcpi	M^pzi	M^pzi
	даН/м	даН	даН	даН/м		даН	даН	даН	даН*м	даН*м
1	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19

2. Суммарная перерезывающая сила определяется по формуле:

Далее определяется:

И приращение моментов:

3. Суммарный расчетный изгибающий момент можно определить по формуле:

По данным таблицы N 1 необходимо построить эпюры для «Q^p_i» и «M_zi» (рис.1 и рис.2)



Рис. 1. Эпюра перерезывающих сил Q^p.

Рис. 2. Эпюра изгибающих моментов M^p_z.
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ №13


Проектировочный расчет фюзеляжа на прочность
(фюзеляж балочно-стрингерной конструктивной схемы)

В качестве расчетного рассматривается сечение, в котором перерезывающая сила Q^p_i изгибающий момент M_zi имеют максимальные значения. При этом сечение фюзеляжа рассматривается как состоящая из верхнего и нижнего сводов и двух боковин. Геометрические параметры сводов представлены на рис.1

Рис.1 Расчетная схема сечения фюзеляжа.


- высота верхнего и нижнего сводов
- средняя высота между сводами
- длина верхнего и нижнего сводов

Основное допущение проектировочного расчета является то, что изгибающий момент воспринимается верхним и нижним сводами, а перерезывающая сила воспринимается двумя боковинами сечения фюзеляжа.

Усилия, воспринимаемые верхним и нижним сводами будут равны:

При этом необходимо иметь в виду, что элементы конструкции верхнего свода будут работать на растяжение, а нижнего на сжатие.
Приведенную площадь сечения верхнего свода можно определить по формуле:

В первом приближении эту площадь можно распределить между обшивкой и стрингерами в равных долях

10.1. Тогда толщина обшивки верхнего свода будет равна

Если принять шаг стрингеров в пределах можно определить сечение одного стрингера:

Для данного значения площади стрингера выбирается из нормалей подходящих профилей.
Приведенная площадь сечения нижнего свода

 _кр - критическое напряжение сжатия, приближенно:
 _кр  (0,65...0,75) ·  _в ;
10.2. Толщина обшивки нижнего свода и сечение стрингера определяются аналогичными зависимостями.


10.3. Толщина обшивки боковин фюзеляжа.
Толщина обшивки боковин определяется из условия среза от действия перерезывающий силы "Q^p_i"

_кр - критическое напряжение среза.

10.4. Полученные значения толщины обшивки и сечения стрингеров необходимо проверить расчетом при допущении равномерного распределения нормальных касательных напряжений по толщине обшивки.
Вводится понятие эффективной (приведенной) толщины обшивки, то есть толщины с учетом распределенных по периметру поперечного сечения стрингеров.
Здесь:
где: _эф - толщина обшивки
n_стр - суммарное количество стрингеров в сечении
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ №14


Расчет на избыточное давление конструкций гермокабин

Потребное значение эффективной толщины подсчитывается отдельно от действия изгибающего момента и перерезывающей силы, а затем выбирается наибольшее.

где: r_ф - радиус фюзеляжа



Принимается
Тогда средняя толщина обшивки и сечение стрингера:

Полученные значения ₀ и f_стр следует привести в соответствие с действующими стандартами.
10.5. Кроме рассмотренных силовых факторов, в обшивке фюзеляжа возникают значительные касательные напряжения от крутящего момента.

Y^p_мво - расчетная маневренная нагрузка, действующая на вертикальное оперение
y_ц.ж.ф. - расстояние от центра давления вертикального оперения до линии центров жесткости поперечного сечения (оси фюзеляжа)

где S_во - площадь вертикального оперения. f=2 ;
Величина толщины обшивки фюзеляжа ₀ должна удовлетворять следующему условию:
где: - площадь поперечного сечения фюзеляжа.
10.6. Наконец, толщину обшивки фюзеляжа необходимо определить из условия обеспечения прочности от действия внутреннего избыточного давления:

где: p_u^p - расчетное значение внутреннего избыточного давления.
p_u^p  1,2 · p_u^э ·f ;
p_u^э - избыточное эксплуатационное давление:
f =3 - коэффициент запаса прочности для обшивки фюзеляжа.
Таким образом, в качестве расчетного значения выбирается наибольшее значение толщины обшивки из определенных выше способов.

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ №15

Расчет нагрузок, действующих на шасси самолета.
Шасси с верхним расположением подкоса
На фиг. 285 изображено шасси в двух ортогональных проек­циях, соответствующих положению самолета в горизонтальном полете.


Действие силы, нормальной земле
Действующую силу Р_к, проходящую через ось колеса, удобно разложить на Р_амр и Р_х — вдоль амортизатора и ему перпендикуляр­но:
Р_амр= Р_к cos и Р_х= Р_к sin
где  — угол в плоскости уох между осью стойки и нормалью к земле.
Усилие в подъемнике S_п получим, составив уравнение моментов относительно оси х—х
P_к cos a – S_п e = 0,
откуда усилие в подъемнике
.
Дальнейший расчет — построение эпюр моментов — будем вести отдельно от составляющих сил Р_амр и Р_х; затем эти эпюры необхо­димо соответствующим образом суммировать.
Действие составляющей силы Р_амр. Эта сила изги­бает полуось и стойку. Вдоль полуоси (фиг. 302) эпюра изгибающих моментов изобразится в виде ломаной линии. Объясняется это тем, что сила Р_к приложена к полуоси в двух точках через подшипники колеса.
Вдоль стойки (фиг. 303) изгибающий момент М=Р_амр а остается постоянным, уменьшаясь от оси вращения до нулевого значения в шарнире соединения подъемника. На длине b изгибающий момент воспринимается одновременно штоком и цилиндром. Если прове­дем диагональ CD, то этим самым разделим эпюру М на части, принадлежащие штоку и цилиндру. Здесь шток рассматривается по схеме двухопорной балки, опертой буксами на цилиндр.
Сила P_aмр сжимает шток. Со штока эта сила передается на жид­кость и частично на цилиндр вследствие трения букс и манжет. Жидкость передает эту силу на воздух и плунжер гидравлическими сопротивлениями. Воздух передает силу на дно цилиндра и через него на узел крепления стойки.
Давление воздуха вызывает растягивающие напряжения в се­чениях цилиндра вдоль его образующих. Кроме того, цилиндр рабо­тает на осевые усилия: сжатие от сил трения манжет и букс и растя­жение от давления смеси в запоршневом пространстве.

Действие составляющей силы Р_х. Под действием этой силы (фиг. 304) полуось работает на изгиб с наибольшей вели­чиной момента

М_изг = Р_х а.
Для стойки этот момент является крутящим М_кр = Р_х а, который остается постоянным по всей длине стойки до узла ее крепления к самолету. Кроме того, в сечениях стойки действуют изгибающие моменты, меняющиеся по линейному закону. Линия CD на длине b разбивает эпюру М между штоком и цилиндром.
От действия крутящего момента М_кр в штоке и цилиндре возни­кают касательные напряжения. На участке, где установлен двухзвенник (траверса), крутящий момент вызывает дополнительный изгиб штока и цилиндра.
В точке О двухзвенника (фиг. 305) (возникнет сила взаимодей­ствия Т, величина которой будет

От действия силы Т каждая половина двухзвенника работает на изгиб, как консольная балка, заделанная в шток (фиг. 306) или цилиндр.

Максимальный изгибающий момент звена M=TL передается на шток или цилиндр срезом болтов. Срезающая сила

Дополнительный изгиб штока и цилиндра от действия крутящего момента М_кр найдем, рассекая мысленно шток (фиг. 307) плоскостью,

перпендикулярной его оси и проходящей через шарнир О двух-звенника. Из условия равновесия отсеченной части в сечениях также действуют силы взаимодействия — поперечные силы. Т, которые дадут линейный закон изменения М_изг для штока с последующим падением до нуля на длине между буксами. Цилиндр работает на изгиб от сил, передающихся штоком и верхним звеном двухзвенника. Эпюра изгибающих моментов цилиндра изображена пунк­тирными линиями на фиг. 307.

Для суждения о прочности элементов шасси необходимо соот­ветствующим образом суммировать изгибающие моменты, получен­ные отдельно от действия сил Р_амр и Р_х.





Действие силы нормальной плоскости колеса
Боковая сила P_F (фиг. 308) проходит через точку касания ко­леса с землей. Она изгибает ось колеса постоянным моментом P_F r, стойку моментом P_F y и вызы­вает усилие в подъемнике

Под действием силы Р_F стойка также работает на кру­чение с постоянным по ее дли­не крутящим моментом
М_кр=Р_Fс
Расчет шасси от действия момента М_кр был рассмотрен вы­ше, где проводился анализ ра­боты двухзвенника.











Действие момента в контактной плоскости
Мы рассматриваем момент М_к, который приложен к колесу в плоскости его контакта с землей. Вектор этого момента лежит в плоскости колеса, проходя через его ось (фиг. 308). Момент М_к, вызывая изгиб оси, будет изгибать и закручивать стойку постоян­ными моментами.
Величина изгибающего момента
М_изг = М_к sin, а крутящего момента
М_кр = M_K cos.
Определение усилий и напряжений от моментов М_изг и М_кр произ­водится, как было изложено выше.
Усилие в подъемнике

*Грузоподъемность – вес грузов, в том числе и пассажиров, перевозимых на самолёте, при выполнении того или иного полёта при заданном полётном весе и запасе топлива. Иногда вместо термина «грузоподъемность» пользуются термином «полезная нагрузка».