4.1Назначение фюзеляжа и
основные требования, предъявляемые к нему
Основное назначение фюзеляжа - это размещение экипажа, оборудования, грузопассажиров в соответствии с ТТ. Часто в фюзеляже размещается двигательная установка. Фюзеляж связывает основные части самолета в единое целое: с ним соединяются крыло, оперение, передняя или хвостовая, а иногда и главные опоры шасси, и двигатели. Из многочисленных требований к фюзеляжу можно выделить четыре основные группы: аэродинамические, прочностные, компоновочные и эксплуатационные.
Аэродинамические требования определяют внешние очертания, размеры и параметры фюзеляжа, обеспечивающие его минимальное сопротивление в полете и достаточную продольную и путевую устойчивость самолета.
Прочностные требования - необходимая прочность, жесткость, долговечность и живучесть конструкции - должны выполняться при минимальном весе фюзеляжа.
Указанные требования реализуются приданием фюзеляжу соответствующих внешних обводов. Например, у большинства ЛА фюзеляж имеет круговую форму поперечных сечений, которая выгодна как с аэродинамической, так и с конструктивной точек зрения.
4.2Нагрузка фюзеляжа и усиления в его сечениях
К основным нагрузкам фюзеляжа относятся сосредоточение силы в местах крепления крыла, оперения, шасси, массовые силы грузов и агрегатов, расположенных внутри фюзеляжа, массовые распределенные силы собственной конструкции, распределенные нагрузки от аэродинамических сил и сил избыточного давления внутри фюзеляжа (для герметичных фюзеляжей).
Распределенные аэродинамические силы и силы избыточного давления в большинстве расчетных случаев, в силу самоуравновешенности, не оказывают влияния на общую прочность конструкции, но могут оказаться расчетными при проверке местной прочности отдельных элементов.
Все нагрузки могут быть разделены на симметричные (при полете в вертикальной плоскости и симметричной посадке) и несимметричные (при полете со скольжением и посадке со сносом).
В соответствии с нормами прочности фюзеляж рассчитывают на полетные и посадочные случаи.
Так же как и для крыла при проведении расчетов фюзеляжа на прочность нужно построить эпюры поперечных сил, изгибающих и крутящих моментов. Определяя перегрузки в различных точках фюзеляжа, можно определить массовые силы отдельных агрегатов, грузов или частей конструкции в виде:
 ,
где G – вес элемента конструкции или груза.
Величина погонной массовой нагрузки конструкции может быть определена по формуле:
 .
Здесь Gф – вес фюзеляжа, Sб.ф - площадь боковой проекции фюзеляжа, Dф - диаметр текущего поперечного сечения.
В конечном счете фюзеляж можно рассматривать как двухопорную или многоопорную балку, которая нагружена сосредоточенными силами от частей ЛА, массовыми силами грузов, агрегатов и самой конструкции. Уравновешивается нагрузка реакциями крыла. Для примера на рис.19 показаны эпюры поперечных сил Q и изгибающих моментов Mизг для случая симметричного нагружения фюзеляжа. Обычно расчетным случаем на общую прочность фюзеляжа является его изгиб в случае А и кручение при действии маневренной нагрузки на вертикальное оперение и несимметричной – на горизонтальное.
Рис. 19. Эпюры поперечных сил и изгибающих моментов фюзеляжа
4.3Силовые элементы и конструктивные схемы фюзеляжей
Фюзеляж ЛА состоит из каркаса, который включает в себя продольный набор стрингеров и поперечный набор шпангоутов, и обшивки (рис. 20).
Рис. 20. Конструкция фюзеляжа:
1 – обшивка, 2 – стрингеры, 3 – шпангоуты.
Назначение и работа этих элементов подобны назначению и работе соответствующих элементов крыла. Так же, как и крыло, фюзеляж работает под действием внешних сил на изгиб и кручение. Отличие заключается лишь в том, что в ряде случаев фюзеляж может быть загружен значительными продольными силами и силами избыточного давления.
Конструкция стрингеров и обшивки фюзеляжа аналогична конструкции этих элементов в крыле. Аналогично лонжеронам крыла в фюзеляже могут быть усиленные стрингеры.
Шпангоуты фюзеляжа также разделяются на нормальные и усиленные. Первые обеспечивают форму фюзеляжа в поперечных сечениях и увеличивают критические напряжения стрингеров и обшивки. Усиленные шпангоуты предназначены для передачи сосредоточенных сил на фюзеляж в месте крепления отдельных агрегатов и грузов самолета, кроме того, они устанавливаются на границах больших вырезов в фюзеляже.
По конструкции нормальные шпангоуты выполняются обычно из листового материала в виде колец с различной формой поперечного сечения. Усиленные шпангоуты выполняют в виде рам клепаной, штампованной или смешанной конструкций (рис. 21).
Рис. 21. Конструкция шпангоутов: а – нормальные, б – усиленные
По конструкции современные фюзеляжи можно разделить на стрингерные и бесстрингерные. Конструкция стрингерного фюзеляжа аналогична моноблочной конструкции крыла. Однако, из-за меньших воздушных нагрузок и больших строительных высот стрингеры здесь менее мощные, а обшивка более тонкая.
Бесстрингерная конструкция состоит только из обшивки и шпангоутов. Здесь обшивка фюзеляжа более толстая и шпангоуты установлены чаще. Такая конструкция часто применяется при изготовлении отдельных отсеков фюзеляжа (носовая часть).
К указанному виду конструкции относится фюзеляж типа "монокок". Эта схема состоит, в основном, из одной обшивки, подкрепленной незначительным количеством силовых шпангоутов в разъемах и в местах крепления основных агрегатов.
Этот тип конструкции применяется для небольших ЛА.
К схеме бесстрингерных конструкций фюзеляжа относится также фюзеляж с обшивкой слоистой конструкции.
Достарыңызбен бөлісу: | 
