Типы конструкций
Сочетание силовых элементов, обеспечивающих прочность и жесткость конструкции под действующими на нее нагрузками, называется силовой схемой конструкции.
Конструктивные схемы крыла разнообразны. В качестве основного признака, характеризующего тип конструкции крыла, принят характер и степень участия силовых элементов в восприятии усилий, действующих на крыло. Из трех усилий Q, МИЗГ и МКР основным может быть назван изгибающий, момент МИЗГ, так как изгибные деформации процентов на 50-70 определяют массу конструкции крыла.
В зависимости от того, какими силовыми элементами, главным образом, воспринимается изгибающий момент, схемы крыльев разделяют на лонжеронные, кессонные и моноблочные (рис. 12).
Силовая схема крыла называется лонжеронной, если изгибающие момент в основном воспринимается поясами лонжеронов. В зависимости от количества лонжеронов, различают однолонжеронные, двухлонжеронные и многолонжеронные крылья.
Силовая схема крыла называется кессонной, если изгибающий момент воспринимается в основном обшивкой со стрингерами и в меньшей степени - поясами лонжеронов. В такой конструкции может быть один, два и более лонжеронов с ослабленными поясами.
Силовая схема крыла называется моноблочной, если изгибающий момент полностью воспринимается обшивкой и стрингерами. Лонжероны в моноблочных конструкциях отсутствуют, а вместо них ставятся продольные стенки.
Рис. 12. Конструктивно-силовые схемы крыльев:
1 - лонжероны; 2 - продольные стенки; 3 - стрингеры; 4 - обшивка.
Тема 3. Хвостовое оперение (2 часа) jar Ref. No. 021 01 04 00 Стабилизирующие поверхности
Оперением самолета называются несущие поверхности, предназначенные для обеспечения продольной и путевой балансировки, устойчивости и управляемости самолета.
Самолет нормальной (классической) аэродинамической схемы и схемы «утка» имеет горизонтальное и вертикальное оперение.
Вертикальные, горизонтальные и V-хвостовые поверхности
Горизонтальное оперение обеспечивает продольную балансировку, устойчивость и управляемость самолетом. Оно состоит из неподвижного или ограниченно подвижного стабилизатора и подвижного руля высоты. Управляемый стабилизатор устанавливается в тех случаях, когда во время полета значительно изменяется центровка и эффективности руля высоты недостаточна. Иногда цельноповоротное горизонтальное оперение используется и для поперечного управления самолетом (при этом его консоли отклоняются в противоположном направлении).
Вертикальное оперение предназначено для обеспечения самолету путевой устойчивости, балансировки и управляемости. Обычно оно состоит из неподвижного киля и подвижного руля направления.
Возможны пять основных схем оперения (рис. 13):
с центральным вертикальным оперением (а);
с разнесенным вертикальным оперением, закрепленным на фюзеляже (б);
разнесенным вертикальным оперением, закрепленным на концах горизонтального оперения (в);
V – образное оперение (г);
Т – образное оперение (д).
Рис. 13. Схемы оперения
Наиболее широко применяется схема с центральным вертикальным оперением, имеющая существенные конструктивные преимущества.
При большой площади вертикального оперения его на некоторых самолетах делают разнесенным, закрепляя обе части на фюзеляже. В этом случае из-за уменьшения плеча силы, действующей на вертикальное оперение, уменьшается крутящий момент фюзеляжа.
Разнесенное вертикальное оперение в виде двух шайб, укрепленных на концах горизонтального оперения (рис. 14), конструктивно сложнее центрального вертикального оперения. Но у него есть преимущества: улучшение заднего обзора, повышение эффективности горизонтального оперения вследствие наличия концевых шайб, уменьшение крутящего момента фюзеляжа. Расположение шайб в струе от винтов позволяет повысить эффективность вертикального оперения.
Рис. 14. Разнесенное вертикальное оперение
Разнесенное вертикальное оперение применяется на двухбалочных самолетах. Возможна схема с тремя плоскостями вертикального оперения.
Преимуществом V – образного оперения является возможность выноса его из аэродинамической тени крыла и струи выхлопных газов двигателей, а недостатки: сложность кинематики управления рулями, появление больших крутящих моментов на фюзеляже при отклонении рулей в противоположные стороны, снижение эффективности рулей при совместном действии ручного и ножного управления.
Форма в плане горизонтального оперения аналогична форме крыла (рис. 15): прямоугольное (а), трапециевидное (б), треугольное (в), стреловидное (г).
Рис. 15. Формы горизонтального оперения в плане
Наибольшее распространение получила трапециевидная форма горизонтального оперения. На двухбалочных самолетах применяется прямоугольное в плане горизонтальное оперение. На скоростных самолетах устанавливается стреловидное и треугольное оперение.