-
Силовой анализ киля.
2.1. Расчет внешних нагрузок, действующих на киль, построение эпюр ,Q и Mизг.
В полете на киль действуют распределенные аэродинамические силы, приложенные непосредственно к обшивке в виде сил разряжения и давления, массовые силы конструкции киля, распределенные по всему объему киля, и сосредоточенные массовые силы от агрегатов(руль направления), приложенные в узлах навески.
Рис.5 Эпюры qвозд(даН/м);Q(даН);Мизг(даН*м)
Располагаем передний лонжерон на расстоянии 20% от хорды b. А задний на 71,8% b.
Центр давлений располагаем на 28% b.
Мы рассматриваем 3 сечения, в которых находятся узлы навески руля направления.
Параметры этих сечений:
1. Значения хорд (b):
=1192,5 мм.
=2459 мм.
=3161 мм.
2. Положение относительно высоты
=4780 мм.
=1800 мм.
=150 мм.
Необходимо: распределить перерезывающую силу между лонжеронами (пропорционально их высотам) и построить эпюры перерезывающих сил для каждого лонжерона.
ОБОЗНАЧЕНИЯ.
b- хорда, мм. Х1 –координата оси переднего лонжерона от носка профиля, мм. Х2 – координата центра давления ( Ц.Д. )- точки приложения равнодействующей силы ƩQ = Q2 , от носка профиля, мм. Х3 – координата центра жёсткости ( Ц.Ж. ) от оси переднего лонжерона , мм. Х4 –координата оси заднего лонжерона от носка профиля, мм. Х5 - расстояние между лонжеронами, мм. Х6 – расстояние от оси переднего лонжерона до координаты Ц.Д.,мм. Х7 - координата оси узла навески руля направления ( Р.Н. ), мм. Q1 – нагрузка на киль без учёта нагрузки на узел навески Р.Н., даН. Q2 – нагрузка на киль с учётом нагрузки на узел навески Р.Н., даН. Q3 = Q2 – Q1 – нагрузка на узел навески Р.Н., даН. Нпер.л-на – строительная высота переднего лонжерона, мм. Нзадн. л-на – строительная высота заднего лонжерона, мм. – реактивная сила ( реакция ), действующая вдоль стенки переднего лонжерона от воздействия силы Q, даН. – реактивная сила ( реакция ), действующая вдоль стенки переднего лонжерона от воздействия крутящего момента Мкрут., даН. – реактивная сила ( реакция ), действующая вдоль стенки заднего лонжерона от воздействия силы Q, даН. – реактивная сила ( реакция ), действующая вдоль стенки заднего лонжерона от воздействия крутящего момента Мкрут., даН. F- площадь, ограниченная теоретическим контуром и осями переднего и заднего лонжеронами, мм2.
Определение геометрических параметров и нагрузок, действующих в сечении 1-1.
Сечение 1-1 – сечение, проходящее навеску Р.Н.
b = 1192,1мм. ( определено компьютером ); Х1 = 20% = 01192,1238,42мм.
Х2 = 28% = 0333,788мм. ; Х4 = 71,8% = 0855,9278мм.
Х5 = Х4 - Х1 = 855,9278– 238,42= 617,5078мм. Х6 = Х2 - Х1 = 333,788– 238,42= 95,368мм.
Х7 = 77% = 0917,917мм. Q1 = 0,01 13800 = 138 даН. Q2 = 0,06 13800 = 828 даН. Q3 = Q2 – Q1 = 828 – 138 = 690 даН. Нпер.л-на = 2 4,3% мм. ( для симметричного профиля 0009 при 20%-ном расположении переднего лонжерона высота профиля в одну сторону составляет 4,3% хорды ). Нзадн. л-на = 62,4мм (определено компьютером );
Распределение нагрузки ƩQ = Q2 между стенками переднего и заднего лонжеронов производится исходя из того, что данная нагрузка ( условно ) приложена в Ц.Ж. сечения, т.е. отсутствует крутящий момент. Распределение производится по формуле:
= ƩQ = 828 = 604,42даН.
ƩQ = 8556 = 223,58 даН. Проверка: + = 604,42+ 223,58= 828= 828 даН.
Итак : = 604,42даН ; 223,58 даН.
Определение Ц.Ж. – точки, относительно которой сумма моментов от действия сил и
Х3.= = 166,73мм.
Проверка: ) = 166,73 – 166,73 ) = 100780,1= 100780,1. ВСЁ ПРАВИЛЬНО.
Расстояние от Ц.Ж. до Ц.Д. Х8 = Х3 – Х6 = 166,73 - 95,368= 71,36851мм.
Крутящий момент Мкрут.= ƩQ Х8 = 828 59093,13
Площадь контура F = = 50944,3935 мм2.
Поток касательных напряжений = = = 0,579 .
= Нпер.л-на = 59,505
Суммарная перерезывающая сила для переднего лонжерона Ʃ = + 663,933даН.
= Нзад..л-на = 36,1905
Суммарная перерезывающая сила для заднего лонжерона Ʃ = - 259,7631даН.
В данном сечении в обшивке действует поток 0,579 .
Определение геометрических параметров и нагрузок, действующих в сечении 2-2.
Сечение 2-2 – сечение, проходящее через средний узел навески Р.Н.
b = 2459мм. ( определено компьютером ); Х1 = 20% = 0491,9мм.
Х2 = 28% = 0688,66мм. ; Х4 = 71,8% = 01765,92мм.
Х5 = Х4 - Х1 = 1765,92 – 491,9 = 1274,02мм. Х6 = Х2 - Х1 = 688,66 – 491,9 = 196,76мм.
Х7 = 77% = 01893,82мм. Q1 = 0,47 13800 = 6486 даН. Q2 = 0,62 13800 = 8556 даН. Q3 = Q2 – Q1 = 8556 – 6486 = 2070 даН. Нпер.л-на = 2 4,3% мм. ( для симметричного профиля 0009 при 20%-ном расположении переднего лонжерона высота профиля в одну сторону составляет 4,3% хорды ). Нзадн. л-на = 128,5мм (определено компьютером );
Распределение нагрузки ƩQ = Q2 между стенками переднего и заднего лонжеронов производится исходя из того, что данная нагрузка ( условно ) приложена в Ц.Ж. сечения, т.е. отсутствует крутящий момент. Распределение производится по формуле:
= ƩQ = 8556 = 6249,2даН.
ƩQ = 8556 = 2306,8 даН. Проверка: + = 6249,2 + 2306,8= 8556= 8556 даН.
Итак : = 6249,2даН ; 2306,8даН.
Определение Ц.Ж. – точки, относительно которой сумма моментов от действия сил и
Х3.= = 343,5 мм.
Проверка: ) = – 343,5 ) = 2146545,9
= 2146545,9. ВСЁ ПРАВИЛЬНО.
Расстояние от Ц.Ж. до Ц.Д. Х8 = Х3 – Х6 = 343,5 - 196,76 = 146,73 мм.
Крутящий момент Мкрут.= ƩQ Х8 = 8556
Площадь контура F = = 216583,57мм2.
Поток касательных напряжений = = = 2,8982 .
= Нпер.л-на = 612,983
Суммарная перерезывающая сила для переднего лонжерона Ʃ = + 6862,183 даН.
= Нзад..л-на = 372,427
Суммарная перерезывающая сила для заднего лонжерона Ʃ = - 1934,372 даН.
В данном сечении в обшивке действует поток 2,8982 .
Определение геометрических параметров и нагрузок, действующих в сечении 3-3.
Сечение 3-3 – сечение, проходящее навеску Р.Н.
b = 3161мм. ( определено компьютером ); Х1 = 20% = 0632,2мм.
Х2 = 28% = 0885,08мм. ; Х4 = 71,8% = 02269,59мм.
Х5 = Х4 - Х1 = 2269,59– 632,2= 1637,39мм. Х6 = Х2 - Х1 = 885,08– 632,2= 252,88мм.
Х7 = 77% = 02433,97мм. Q1 = 0,94 13800 = 12972 даН. Q2 = 0,99 13800 = 13662 даН. Q3 = Q2 – Q1 = 13662
– 12972 = 690 даН. Нпер.л-на = 2 4,3% мм. ( для симметричного профиля 0009 при 20%-ном расположении переднего лонжерона высота профиля в одну сторону составляет 4,3% хорды ). Нзадн. л-на = 165,2мм (определено компьютером );
Распределение нагрузки ƩQ = Q2 между стенками переднего и заднего лонжеронов производится исходя из того, что данная нагрузка ( условно ) приложена в Ц.Ж. сечения, т.е. отсутствует крутящий момент. Распределение производится по формуле:
= ƩQ = 828 = 9976,482даН.
ƩQ = 8556 = 3685,518даН. Проверка: + = 9976,482+ 3685,518= 13662= 13662 даН.
Итак : = 9976,482 даН ; 3685,518 даН.
Определение Ц.Ж. – точки, относительно которой сумма моментов от действия сил и
Х3.= = 441,71 мм.
Проверка: ) = 1637,398– 441,71 ) = 4406725,17= 4406725,17.
ВСЁ ПРАВИЛЬНО.
Расстояние от Ц.Ж. до Ц.Д. Х8 = Х3 – Х6 = 441,71 - 252,88= 188,831мм.
Крутящий момент Мкрут.= ƩQ Х8 = 13662 2579814
Площадь контура F = = 357771,46мм2.
Поток касательных напряжений = = = 3,6054 .
= Нпер.л-на = 979,946
Суммарная перерезывающая сила для переднего лонжерона Ʃ = + 10956,42даН.
= Нзад..л-на = 595,6110331
Суммарная перерезывающая сила для заднего лонжерона Ʃ = - 4281,13даН.
В данном сечении в обшивке действует поток 3,6054 .
Рис.6. Сечения. Распределение перерезывающей силы Q.
Рис.5 Центр жесткости. Крутящий момент Мкр.
Рис.7 ΣR.