2. Силовой анализ киля.

2.1. Расчет внешних нагрузок, действующих на киль, построение эпюр ,Q и M_изг.

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. Н_{пер.л-на} – строительная высота переднего лонжерона, мм. Н_{задн. 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 М_крут., 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 М_крут., даН. F- площадь, ограниченная теоретическим контуром и осями переднего и заднего лонжеронами, мм².

H’-высота середины контура.

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. Н_{пер.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 ). Н_{задн. 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

Х_3.= = 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 М_крут.= ƩQ Х₈ = 828 59093,13

Площадь контура F = = 50944,3935 мм².

Поток касательных напряжений = = = 0,579 .

= Н_{пер.л-на} = 59,505

Суммарная перерезывающая сила для переднего лонжерона Ʃ = + 663,933даН.

= Н_{зад..л-на} = 36,1905

Суммарная перерезывающая сила для заднего лонжерона Ʃ = - 187,38даН.

В данном сечении в обшивке действует поток 0,579 .

H’=99,5 мм

Расчет =2,83 даН/мм.

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. Н_{пер.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 ). Н_{задн. 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

Х_3.= = 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 М_крут.= ƩQ Х₈ = 8556

Площадь контура F = = 216583,57мм².

Поток касательных напряжений = = = 2,8982 .

= Н_{пер.л-на} = 612,983

Суммарная перерезывающая сила для переднего лонжерона Ʃ = + 6862,183 даН.

= Н_{зад..л-на} = 372,427

Суммарная перерезывающая сила для заднего лонжерона Ʃ = - 1934,372 даН.

В данном сечении в обшивке действует поток 2,8982 .

H’=203,8 мм

Расчет =23,47 даН/мм.

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. Н_{пер.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 ). Н_{задн. 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

Х_3.= = 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 М_крут.= ƩQ Х₈ = 13662 2579814

Площадь контура F = = 357771,46мм².

Поток касательных напряжений = = = 3,6054 .

= Н_{пер.л-на} = 979,946

Суммарная перерезывающая сила для переднего лонжерона Ʃ = + 10956,42даН.

= Н_{зад..л-на} = 595,6110331

Суммарная перерезывающая сила для заднего лонжерона Ʃ = - 3089,9даН.

В данном сечении в обшивке действует поток 3,6054 .

H’=261,7 мм

Расчет =43,69 даН/мм.

Рис.6. Сечения. Распределение перерезывающей силы Q.

Рис.7 Центр жесткости. Крутящий момент Мкр.

Рис.8 ΣR.

Рис.9 и .

Рис. 10. Загруженность конструкции.