Выбор и обоснование КСС крыла

КСС – состав, взаимное расположение и функциональное назначение силовых элементов.

КСС:

лонжеронные;

кессонные;

моноблочные.

Лонжеронные:

· с “неработающей” обшивкой;

· с “частично работающей” обшивкой;

(обшивка всегда воспринимает местную воздушную нагрузку и передают ее на каркас); если каркас воспринимает большинство нагрузок (М_кр, М_изг), то условно называют обшивку “неработающей”.

Если толщина обшивки и Е большие и воспринимают М_кр и обеспечивают крутящую жесткость, то это обшивка “частично работающая”.

Если обшивка толстая, подкрепленная силовым набором и работает на изгиб – следовательно “рабочая” обшивка.

Кессонные – большая часть М_изг воспринимается панелями;

Моноблочные – вся нагрузка воспринимается панелями (работающими на растяжение и сжатие).

Выбор и обоснование КСС крыла с привлечением понятия условной толщины условного лонжерона

Условности:

1. заменяем реальную форму профиля на эквивалентную по площади прямоугольника;

2. заменяем конструкцию на двухстеночный лонжерон;

3. s_y=s_в;

; d_пр – приведенная толщина (если материал одинаков обшивки, лонжерона, стрингера). d_пр – дает эквивалентность по объему и массе. d_пр~d_y; d_пр=ad_y; a=0,5¸0,6.

Определив d_y можно определить d_пр и исходя из его значения выбирать КСС крыла.

 

Лекция 15

Преимущества:

1. Кессонные крылья имеют меньшую массу при больших интенсивностях нагрузки.

2. Высокая жёсткость (изгибная, крутильная).

3. Гладкая аэродинамическая поверхность.

4. Высокая живучесть кессонных крыльев.

Недостатки:

1. Такую конструкцию разрезать нельзя.

2. Сложный нетехнологичный контурный многоточечный стык.

 

Моноблочные крылья

Все элементы конструкции работают как единый блок. В моноблочных крыльях весь изгибающий момент воспринимают панели крыла, работая на растяжение-сжатие. Лонжероны вырождаются в стенки и М_из не воспринимают.

Q воспринимается стенками, работающими на сдвиг, плюс негоризонтальный участок обшивки;

М_кр воспринимается замкнутым контуром (-ами), распределение М_кр будет будет пропорционально квадратам площадей

Преимущества и недостатки моноблочных крыльев аналогичны с кессонными крыльями

d_у=5…15(мм)

- воспринимается панелью, - в сечении.

Если 0 – лонжеронная схема, с работающей и неработающей обшивкой;

1 – кессонное или моноблочное крыло.

Надо выбрать тот вариант, где будет меньше масса (в спорных местах).

3. Проектировочный расчёт

Это выбор и определение проектировочных параметров конструкции. Форма и площади поясов лонжерона, толщина обшивки, форма и площадь поперечного сечения стрингеров (рёбер), стоек, подкрепляющих стенок. Это не окончательные размеры, а размеры первого приближения. Надо знать какая нагрузка на какие элементы действует.

 

 

- распределение моментов пропорционально квадратам высот.

; .

4.1. Проектирование лонжерона

Как правило, лонжероны считают тонкостенными двухпоясными балками.

При проектировочном расчёте двухпоясной балки можно принять, что М полностью воспринимают пояса, а Q воспринимает стенка.

 

4.Выбор материалов для элементов конструкции

 

Свойства материалов

Свойства материалов можно разделить на:

· физические (удельный вес, температура плавления, теплопроводность, теплоемкость и т.д.);

· технические (механические) (твердость, Ε, G, μ, α-удельная вязкость, σ_в, σ_-1, τ_вр, τ_-1, σ_0,2, σ_т);

· технологические (обрабатываемость (механ., обработка), штампуемость, свариваемость, литейные свойства);

· эксплуатационные (коррозионная стойкость, усталостные характеристики, и т.д.);

· экономические (стоимость, наличие на рынке материала);

· удельно-прочностные характеристики.

 

 

4.2 Удельно – прочностные характеристики

Р

На элемент действует сила Р

l Масса элемента равна:

или

Для есть определенный физический смысл: рассмотрим при какой длине стержень

оторвется под собственным весом.

 

 

Для того чтобы стержень оторвался необходимо выполнения условия ,

то есть , где .

Ответ: км (для алюминия),

км (для стали).

 

Рассмотрим характеристики при работе материла на изгиб.

Выведем формулу прочности при изгибе.

 

M Масса такого элемента равна: .

Какой величины необходимо иметь размеры в зависимости

y_i от свойств материала и вида нагрузки.

H h = b · c , где

l Тогда ,

b Если , а также

, а после подстановки «с» получим

Тогда масса после подстановки будет равна:

Коэффициент удельной прочности при изгибе будет равен:

Задание: при работе на сжатие с потерей устойчивости

 

Р Дано:

Сечение

Диаметр D

l Площадь сечения , с другой стороны необходимая

площадь поперечного сечения равна (*) .

Масса

Но выражение (*) выполняется при условии , где ;

Коэффициент опирания: «с» для различных видов закрепления равен

 

 

с = 2 с = 1

 

 

Ответ: