Местная работа элементов крыла.
Местная воздушная нагрузка в виде избыточного давления или разряжения создает поперечную нагрузку для обшивки и вызывает в ней изгибные деформации.
Уравновешивающие реакции возникают по стыковым швам, соединяющим обшивку со стрингерами, нервюрами, поясами лонжеронов и стенок. Эти реакции для стрингеров являются поперечной нагрузкой и заставляют их работать на изгиб. Опорами для них служат нервюры. Вертикальная нагрузка, передаваемая с обшивки и стрингеров на нервюру уравновешивается реакциями стенок, с которыми связана нервюра, а также потоком касательных усилий со стороны замкнутого контура, на который опирается нервюра. Напряжения в элементах крыла от местной нагрузки обычно невелики и часто не учитываются. Исключением являются нервюры, для которых местная нагрузка является основной. При рассмотрении местного нагружения элементов крыла обычно определяющим для них является не прочность, а жесткость, т.е. их деформации, от которых зависит искажение внешних обводов крыла под нагрузкой.
Конструктивно-силовые схемы крыльев
При рассмотрении общей силовой работы крыла особое значение имеет его работа на изгиб. Изгибные деформации процентов на 50-70 определяют массу конструкции крыла. Практика самолетостроения выработала большое разнообразие конструктивных вариантов крыла и способов восприятия изгибающего момента. Все их можно классифицировать по нескольким конструктивно-силовым схемам, каждая из которых отличается принципом работы на изгиб. Обычно выделяют три основные силовые схемы - лонжеронную, кессонную и моноблочную.
На схеме цифрами обозначено: 1 - лонжерон, 2 - стенка, 3 - стрингер, 4 - обшивка.
Лонжеронная схема крыла.
В любом сечении такого крыла практически весь изгибающий момент воспринимается поясами лонжеронов. Пояса при этом работают на осевые нагрузки растяжения-сжатия, образуя пару сил, уравновешивающую момент изгиба. Материал поясов в лонжеронном крыле используется весьма полноценно, т.к. общая потеря устойчивости сжатых поясов исключается из-за связи их с вертикальными стенками лонжеронов и с горизонтальной панелью обшивки, а местную потерю устойчивости сжатых поясов легко можно исключить рациональным подбором параметров его сечения - толщины и высоты полок. В результате, разрушение сжатых поясов будет происходить при напряжениях, близких к пределу прочности материала. Разрушающие напряжения растянутых поясов лонжерона также равны пределу прочности материала. В них следует лишь учесть ослабление поясов отверстиями под крепежные элементы.
По количеству лонжеронов различают одно-, двух-, трех- и многолонжеронные крылья. В разъеме лонжеронного крыла основные стыковые узлы устанавливаются по поясам лонжеронов, т.е. в отдельных точках сечения крыла. Такой стык получил название точечного стыка.
В этом случае каждый лонжерон через стыковые узлы поясов передает весь изгибающий момент, подошедший к разъему, на ответные узлы. Этот способ крепления лонжерона обычно называют моментным узлом. Стыковые узлы по лонжеронам передают и часть перерезывающей силы, пришедшей по его стенке, а также могут передавать и составляющее усилие от крутящего момента. Кроме основных узлов стыка по лонжеронам в разъеме крыла могут устанавливаться дополнительные, обычно шарнирные, узлы на продольных стенках или просто на усиленной нервюре, которые обеспечивают передачу крутящего момента.