Проектировочный расчет сечения крыла

Раздел 3.  Проектировочный расчет сечения крыла

       Целью данного расчета является определение геометрических параметров сечения. То есть нахождения толщин, площадей, координат, а также выбор конструкционного материала.

       Рассмотрим кессонную схему крыла. Это схема характеризуется сравнительно небольшими поясами лонжеронов и мощными панелями.

       Примем гипотезы:

1. Лонжероны – плоские балки, работающие на изгиб;

2. Пояса работают на растяжения – сжатие;

3. Обшивка и стенки лонжеронов не работают на нормальные напряжения, а только на сдвиг;

3.1  Определение толщин обшивки и шага стрингеров в растянутой и сжатой панелях крыла.

Обшивка должна выполнять следующие функции:

1. Совместно с нервюрами обеспечивает неизменность аэродинамического профиля;[pic 1]

2. Совместно с продольным силовым набором участвует в восприятии Мизг и поперечных сил.

     Из аэродинамических расчетов известно, что аэродинамические характеристики профиля изменяются несущественно, если относительная волнистость не превосходит 0.2% (рис.17,).

                 Рис.1. Нагружение обшивки.[pic 2]

Материал и его механические свойства:

Для лонжеронов:        

материал  В95;

Е = 7.2⋅104 МПа;

[pic 3]=550 МПа;

[pic 4]=384 МПа;

[pic 5]=410 МПа;

Для панели:

выберем дюраль Д16Т:

Е = 7.1⋅104 МПа;                                

G = 2.7⋅104МПа;

[pic 6]=440 МПа;

[pic 7]=270 МПа;

[pic 8]=300 МПа;

Определим соотношение между толщиной обшивки и шагом стрингера, удовлетворяющее указанному неравенству:

        [pic 9];                        (1)

где, Е – модуль упругости материала;

       [pic 10] - коэффициент Пуассона (для дюраля [pic 11]=0.3);

-  относительный прогиб( =0,002);[pic 12][pic 13]

       [pic 14] - воздушное давление по верхней и нижней обшивке в крейсерском полете. Так как  

               оно распределено не равномерно то в условиях горизонтального полета [pic 15]:

Величины [pic 18] и [pic 19] должны выбираться из ряда стандартных размеров для обшивки и шага стрингеров.

Задаваясь шагом стрингеров для верхней и нижней панели, получаем соответствующие толщины обшивки.  

Зная расстояние между лонжеронами Bл , находим число стрингеров для верхней и нижней панели.

[pic 20]

В процессе полета, под воздействием воздушных нагрузок, верхняя панель обшивки крыла оказывается сжатой, а нижняя – растянутой.

 3.2 Расчет площадей стрингеров в растянутой и сжатой панелях крыла.

   Нагрузки, воспринимаемые верхней и нижней панелью расчетного сечения, будут равны:

(2)[pic 21]

       «+» - для нижней панели;

        «-» - для верхней панели.

[pic 22]

[pic 23]

Коэффициент   учитывает что центр тяжести продольных силовых элементов не лежат на теоретическом контуре крыла:  =0,95.[pic 24][pic 25]

В общем случае нагрузка, воспринимаемая панелью, может быть представлена так:

                                                        (3)[pic 26]

где, [pic 27] - нагрузка, воспринимаемая лонжеронами;

       [pic 28] - нагрузка, воспринимаемая стрингерами с присоединенной обшивкой.

Обычно [pic 29] задают в долях от нагрузки на панель:

        [pic 30];                (4)

где, [pic 31] 

Принимаем  η=0,4;

Определение площадей продольного силового набора в растянутой зоне.

Найдем площади стрингеров по формуле: