Московский государственный


Расчет фюзеляжа на прочность



бет8/11
Дата23.02.2016
өлшемі1.19 Mb.
түріРеферат
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11

4.4Расчет фюзеляжа на прочность

Так же как и для крыла, расчет фюзеляжа на прочность заключается в определении нормальных и касательных напряжений в элементах его конструкции. Рассмотрим приближенные методы определения этих напряжений.

У фюзеляжа стрингерного типа изгибающий момент воспринимается стрингерами и обшивкой. При приближенном расчете сечение фюзеляжа условно заменяется двухпоясной балкой (рис.22). В этом случае силы, действующие на обшивку и стрингеры, приводятся к двум равнодействующим силам Р, величина которых может быть найдена по формуле:

.

Величина Нср обычно принимается равной .



Рис. 22. Схематизация фюзеляжа: 1 – верхний свод, 2 – нижний свод
Для расчета нормальных напряжений берется площадь сечения элементов, находящихся в зоне наибольшего растяжения и сжатия, т.е. в верхнем и нижнем сводах.

Эта площадь определяется по формуле



.

Здесь n и f – число стрингеров в своде и площадь сечения одного стрингера соответственно;



Fобш и  - площадь обшивки в своде и редукционный коэффициент соответственно. В растянутой зоне  = 1, в сжатой   1.

Таким образом, нормальные напряжения в своде находятся по формуле



.

Очевидно, что для бесстрингерного фюзеляжа



.

Касательные напряжения  в обшивке фюзеляжа возникают от действия Q и Мкр (рис. 23).



Рис. 23. Касательные напряжения в фюзеляже
Сила Q воспринимается боковыми стенками фюзеляжа с высотой Нср=2/3Н. Считаем условно, что верхний и нижний своды касательные напряжения не воспринимают.

Следовательно,



,

где обш – толщина обшивки фюзеляжа.

Касательные напряжения кручения фюзеляжа могут быть найдены по формуле:

Здесь F – площадь сечения, ограниченная контуром фюзеляжа.

На практике фюзеляж рассчитывают также на общую устойчивость, температурные напряжения от нагрева.

При расчете герметических отсеков для проверки прочности каркаса кабины в первую очередь определяются напряжения от разности давлений. При проверке прочности на первый вариант нагрузок эти напряжения рассматриваются сами по себе, при расчете на второй вариант нагрузок — в сумме с наряжениями от нагрузок, действующих на фюзеляж в полетных случаях нагружения. При определении напряжений от разности давлений обшивка отсека рассматривается как безмоментная оболочка — тонкостенный сосуд со стенками, нежесткими на изгиб.

Рис. 24. К расчету герметичных отсеков: а – напряжения от избыточного давления в безмоментной оболочке; б – схема соединения герметичной кабины с другими частями фюзеляжа; в – схема передачи погонных нагрузок (q) от днища на подкрепленную обшивку (q2) и шпангоут (q1); 1 – обшивка; 2 – днище; 3 – шпангоут.
Для безмоментной оболочки, имеющей форму тела вращения (рис. 24, а), нормальные напряжения имеют зависимость

,

где 2, 1 – соответственно радиусы кривизны в меридиональном и кольцевом сечениях;

2, 1 – соответствующие нормальные напряжения;

ррасчетное избыточное давление, определяемое по нормам прочности;

 - толщина обшивки.

В частном случае для сферического участка кабины (например, сферического днища) 1=2= и 1=2=, поэтому



.

Для участка конструкции, представляющего собой круговой цилиндр, 2=, поэтому



(окружное).

Из условия равновесия отсеченной части кабины



(продольное).

5.Требования норм летной годности к нагрузкам
на управляемые поверхности и систему управления



25.391. Нагрузки на поверхности управления

Поверхности управления должны быть рассчитаны на эксплуатационные нагрузки, возникающие в случаях полета, приведенных в параграфах 25.331, 25.349 и 25.351, и в случаях действия ветра у земли, с учетом следующих требований:

(а) К нагрузкам, параллельным оси шарниров.

(b) К нагрузкам от усилий пилота.

(с) К действиям нагрузок от триммеров — как указано в параграфе 25.407.

(d) К несимметричным нагрузкам.

(е) К нагрузкам на разнесенное вертикальное оперение.
25.393. Нагрузки, параллельные оси шарниров

(а) Поверхности управления и кронштейны крепления шарниров должны быть рассчитаны на инерционные нагрузки, действующие параллельно оси шарниров.

(b) При отсутствии более точных данных инерционные нагрузки можно принять равными KG, где

(1) К = 24 — для вертикальных поверхностей;

(2) К= 12 — для горизонтальных поверхностей;

(3) G — вес отклоняющейся поверхности.


25.395. Система управления

(а) Системы продольного, поперечного и курсового управления и управления торможением и их крепления должны быть рассчитаны на нагрузки, равные 125% шарнирных моментов отклоняющихся поверхностей управления, определенные при условиях, приведенных в параграфе 25.391.

(b) Эксплуатационные нагрузки на систему управления, за исключением нагрузок, возникающих на земле от ветра, не должны превышать нагрузок, которые могут быть созданы пилотом (или пилотами) и автоматическими или силовыми устройствами.
25.397. Нагрузки на систему управления

(а) Общие требования. Предполагается, что максимальные усилия, которые приведены в пункте (с) данного параграфа, прикладываются пилотом к соответствующим ручкам управления и педалям так, как это бывает в нормальной эксплуатации; эти усилия уравновешиваются соответствующими нагрузками, приложенными к поверхности управления.

(b) Нагрузки от усилий пилота. Аэродинамические нагрузки на отклоняющуюся поверхность управления и соответствующие им углы отклонения этих поверхностей не должны превышать нагрузок и углов, которые возникают в полете в результате приложения пилотом усилия в пределах, указанных в пункте (с) данного параграфа.

(с) Эксплуатационные усилия и моменты, прикладываемые пилотом. Эксплуатационные усилия и моменты, прикладываемые пилотом, должны быть следующими:




Органы управления

Максимальные усилия или

моменты. кгс



Элероны:

ручка управления

штурвал*

Руль высоты:

ручка управления

штурвал (симметр.)

штурвал (несимметр.)***

Руль направления


45

36D кгс м**


ll3

l36


78

136


*Часть проводки управления элеронами, для которой этот случай является расчетным, должна быть также рассмотрена на действие одной тангенциальной силы, в 1.25 раза больше силы, вызывающей момент, определенный согласно данной таблице.

**D — параметр штурвала, м.

***Несимметричная сила прикладывается к одному из обычных мест захвата на периметре штурвала управления.
25.399. Двойное управление

(а) Каждая система двойного управления должна быть рассчитана на нагрузки от пилотов, действующих в противоположном направлении; при этом усилие каждого пилота должно быть не менее 0,75 величин усилий, указанных в 25.395.

(b) Система управления должна быть рассчитана на нагрузки от пилотов, действующих в одном направлении. В этом случае усилие пилота должно составлять не менее чем 0,75 от величины, указанной в параграфе 25.395.
25.407. Влияние нагрузки от триммеров

Влияние триммеров при расчете поверхностей управления следует учитывать только в том случае, когда нагрузки на поверхности ограничены максимальным усилием пилота. В этих случаях считается, что триммеры отклонены так, что они облегчают управление самолетом. Эти отклонения должны соответствовать максимальной степени разбалансировки, ожидаемой при скорости, которая соответствует рассматриваемому случаю.

(а) Для руля высоты они должны соответствовать балансировке самолета в любой точке на положительном участке огибающей Vn, как указано в параграфе 25.333 (b), за исключением тех случаев, когда триммер дошел до упора.

(b) Для элеронов и руля направления они должны соответствовать балансировке самолета для самых тяжелых случаев несимметричной тяги и несимметричной нагрузки; следует учитывать также соответствующие монтажные допуски.


25.409. Вспомогательные поверхности управления

(а) Триммеры должны быть рассчитаны на нагрузки, возникающие при всех возможных комбинациях углов установки триммеров, положений главных органов управления и скорости полета самолета. При этом нагрузки не должны выходить за пределы, установленные для всего самолета в целом, когда нагрузка на триммер уравновешивается усилиями пилота, вплоть до величин, приведенных в параграфе 25.397 (b) [см. МОС 25.409 (а)].

(b) Аэродинамические компенсаторы должны быть рассчитаны на углы отклонения, соответствующие условиям нагружения основных поверхностей управления.

(с) Сервокомпенсаторы должны быть рассчитаны на все углы отклонения, соответствующие условиям нагружения основных поверхностей управления от действия максимального усилия пилота на маневре. При этом следует учитывать возможную реакцию триммеров.

Эксплуатационные шарнирные моменты Мш определяются по формуле

Мш = kbSq,

где Мш — шарнирный момент, кгс м;



b — средняя хорда поверхности управления за осью вращения, м;

S — площадь поверхности управления за осью вращения, м;

q — скоростной напор при расчетной скорости не ниже 2 (G/S)1/2 - 4,45 м/с, но при условии, что расчетная скорость не должна превышать 26,8 м/с.(G/S удельная нагрузка на крыло при максимальном весе самолета), кгс/м2.

k — эксплуатационное значение коэффициента шарнирного момента от действия ветра на земле, приведенное в пункте (b) настоящего параграфа.
25.427. Несимметричные нагрузки

(а) Горизонтальное хвостовое оперение и элементы конструкции, к которым оно крепится, должны быть рассчитаны на несимметричные нагрузки, возникающие при скольжении и обдувке винтами в сочетании с нормированными условиями полета.

(b) При отсутствии более точных данных применяются следующие требования:

(1) для самолетов с обычным расположением воздушных винтов, крыльев, хвостового оперения и с обычной формой фюзеляжа:

(i) можно считать, что 100% максимальной нагрузки случая симметричного полета действует на поверхность управления по одну сторону оси симметрии и

(ii) 80% этой нагрузки — по другую сторону.



Сочетание аэродинамической нагрузки, указанное в (i)и (ii), принимается также, если проверка прочности самолета производится на нагрузки, определенные с учетом влияния динамичности нагружения при воздействии однократного порыва (См. Приложение G)

(А) Необходимо рассмотреть совместное нагружение горизонтального и однокилевого вертикального оперения во всех случаях, предусмотренных для изолированного симметричного нагружения горизонтального оперения в параграфах 25.331 (b), (с), (d), 25.345 (а) и для изолированного нагружения вертикального оперения — в параграфе 25.351.

(1) Нагружение горизонтального оперения.

(i) При установившемся маневре в вертикальной плоскости нагрузки определяются при перегрузке

nсовм= 1 ... 0,75(n — 1),

где n – перегрузка рассматриваемого случая при изолированном нагружении;

nсовм перегрузка при совместном нагружении.

(ii) Нагрузки при неустановившемся маневре определяются из расчетов, аналогичных расчетам в изолированных случаях нагружения [см. 25.331 (с) (2)], но при этом должны быть приняты следующие значения перегрузок nI, nII и nIII.

при убранной взлетно-посадочной механизации



nI =1; nII = 1 — 0,75 nман; nIII =-1 — 0,75nман, но nIII1—0,75 (1 — nэmin(a));

при выпущенной взлетно-посадочной механизации



nI = 1; nII = 1,75; nIII = 0,25.

(iii) Маневр на скорости VA [см. 25.881 (с) (1)] совместно со случаями нагружения вертикального оперения не рассматривается.

(iv) Нагрузки при полете в неспокойном воздухе определяются для значений Ude равных 75% их значений при изолированном нагружении [см. 25.331 (d), 25.342 (а) (2)].

(2) Нагружение вертикального оперения.

(i) Нагрузки на вертикальное оперение при маневре определяются из расчетов, аналогичных расчетам в изолированном случае нагружения [Cм. 25.351 (а)], но при этом величина отклонения педали принимается равной 75% ее отклонения в изолированном случае.

(ii) Нагрузки при полете в неспокойном воздухе определяются для значении Ude, равных 75% их значений при изолированном нагружении [см. 25.351 (b)].

(iii) Нагрузки на вертикальное оперение в совместных случаях нагружения допускается принимать равными 75% нагрузок, действующих при изолированном нагружении, а углы скольжения самолета и отклонения руля направления — 75% соответствующих углов для изолированного нагружения.

(3) При совместном нагружении горизонтального и вертикального оперений нагрузку на горизонтальное оперение следует считать действующей несимметрично в соответствии с углом скольжения, определенном в рассматриваемом случае совместного нагружения. Несимметрию в распределении нагрузки между двумя половинами горизонтального оперения следует определять на основе эксперимента в аэродинамических трубах при указанном угле скольжения (75% угла скольжения соответствующего изолирoваннoгo случая нагружения вертикального оперения).

(В) При расположении горизонтального оперения на вертикальном следует дополнительно рассмотреть совместное нагружение вертикального оперения нагрузками, приходящимися на него в изолированных случаях нагружения (25.351), и горизонтального оперения несимметричной нагрузкой. Нагрузка на горизонтальное оперение в этом случае равна уравновешивающей нагрузке горизонтального полета. Несимметрию в распределении нагрузки между половинами горизонтального оперения следует определять на основе испытаний в аэродинамических трубах при полном угле скольжения соответствующего случая нагружения вертикального оперения.

25.457. Закрылки, предкрылки

Закрылки, предкрылки, их механизмы управления и элементы конструкции, к которым они крепятся, должны быть рассчитаны на расчетные нагрузки, возникающие в условиях, указанных в 25.345, в сочетании с нагрузками, возникающими при перемещении закрылков из одного положения в другое при соответствующих скоростях полета.


25.459. Специальные устройства

Нагрузки на специальные устройства, имеющие аэродинамические поверхности (предкрылки, интерцепторы и т.д.), должны определяться по результатам испытаний.




Каталог: bitstream -> 123456789
123456789 -> Химия. Экология. Медицина
123456789 -> Стб 1185-99 государственный стандарт республики беларусь
123456789 -> Тортуга цитадель флибустьеров (1630 – 1692 гг.)
123456789 -> Учебно-методическое пособие для студентов минск 2010 ббк утверждено на заседании
123456789 -> А. Ю. Смирнов традиции литературной антиутопии в романе в. Войновича «москва 2042»
123456789 -> Виктория Смеюха
123456789 -> О реальности вида и его роли в палеонтологическом обосновании стратиграфии плейстоценовых отложений


Достарыңызбен бөлісу:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11


©dereksiz.org 2019
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет