Конструкция узла поворота крыла изменяемой геометрии

Наиболее ответственной частью конструкции крыла изменяемой геометрии является узел поворота. Он должен обеспечить передачу всех нагрузок с поворотной части крыла во всем диапазоне изменения ее углов стреловидности. Узел поворота должен вписываться в обводы крыла
и иметь возможно меньшие габаритные размеры, обладать высокой жесткостью, обеспечивать простоту монтажа и демонтажа поворотной части крыла, иметь малое трение и быть надежным в эксплуатации, при этом масса его должна быть по возможности меньшей.

Узел поворота может быть выполнен по схеме с ползунами (рис. 5.65, а) и по схеме вильчатого соединения с одной проушиной (рис. 5.65, б) или с двумя проушинами (рис. 5.65, в).

Рис. 5.65. Схемы узлов поворота крыла изменяемой геометрии

Каждая из этих схем имеет свои достоинства и свои недостатки.

Схема с ползунами, перемещающимися в направляющих, позволяет разместить узел поворота в тонком крыле, упрощает передачу сил с крыла на центроплан, обеспечивая несколько путей передачи нагрузок. К недостаткам следует отнести меньшую, чем в других схемах, жесткость, значительный объем, занимаемый в центроплане узлом поворота, необходимость усиления конструкции в местах крепления направляющих.

Достоинствами схем с вильчатым соединением являются относительная простота конструкции, небольшой объем и несколько меньшая масса. Несмотря на необходимость некоторого утолщения крыла в месте установки шарнира и относительно большие нагрузки в его подшипниках, эти схемы нашли наибольшее распространение. Схему с одной проушиной целесообразно применять на крыльях с малой строительной высотой, а схему
с двумя проушинами – на более толстых крыльях.

В схемах с двумя проушинами целесообразно верхнюю и нижнюю проушины разместить так, чтобы их плоскости пересекались по линии, на которой лежит осредненный центр давления поворотной части крыла (рис. 5.66). В этом случае момент воспринимается как бы ферменной конструкцией, благодаря чему уменьшаются поперечные нагрузки на проушины. При изменении угла стреловидности происходит и изменение наклона плоскости поворотной части крыла. Для компенсации этого наклона в узле должны быть установлены сферические подшипники.

Рис. 5.66. Схема шарнирного вильчатого соединения с двумя проушинами, плоскости которых пересекаются

Из схем с вильчатым соединением чаще применяется схема с одной проушиной. Конструктивная схема такого узла показана на рис. 5.67. В проушине центроплана 1 устанавливаются подшипники 4 и 3. Ухо поворотной части крыла 6 соединяется с проушиной 2 валом 7, который жестко фиксируется в ухе 6 штифтом 9, что обеспечивает поворот консоли крыла вместе с валом в подшипниках. Затем устанавливается стяжной болт 8 с верхним фланцем 5. Стяжной болт своим растяжением передает часть нагрузки с верхней проушины центроплана на нижнюю (при отрицательных перегрузках – с нижней на верхнюю).

Рис. 5.67. Конструктивная схема узла поворота

Схема нагружения узла поворота показана ни рис. 5.68. На поворотную часть крыла действуют приложенные примерно в центре давления нормальная к плоскости хорд крыла сила Ру и в плоскости хорд сила Рх (эти силы представляют собой результирующие от распределенных аэродинамических нагрузок, нагрузок от массы конструкции поворотной части крыла и расположенных на этой части крыла грузов). От силы Ру в узле поворота будет действовать момент M = Py lи поперечная сила Qy, а от силы Рх – момент My = Pxl1
и сила Qх = Рх.

Рис. 5.68. Схема нагружения узла поворота

Момент Му воспринимается усилием в силовом приводе управления поворотом крыла, равным Это усилие нагрузит узел поворота Силы Qх
и Qт поровну распределяются между верхними и нижними элементами проушины и уха.

От момента М в элементах проушины возникнут силы а в элементах уха – силы На рис. 5.68, б показаны силы, действующие на нижний элемент проушины центро­плана. Затем находится результирующая этих сил. Эта сила на вал узла передается распределенным усилием (см. рис. 5.68, в). Аналогичным образом находятся результирующие силы, действующие на элементы уха поворотной части крыла и распределенные усилия

Затем строятся эпюры перерезывающих сил и изгибающих моментов по валу, по которым и определяется его сечение.

Сила Qу с поворотной части крыла передается ухом на верхний элемент проушины центроплана, а затем через стяжной болт и на нижний элемент. Определить силу, действующую на нижний элемент проушины центроплана, можно расчетом статически неопределимой системы, включающей элементы вилки, их связи и условия описания.
В проектировочном расчете проушины центроплана силу Qy можно распределить поровну между верхним и нижним элементами.

Проектировочный расчет элементов проушины центроплана и уха поворотной части проводится аналогично расчету стыковых узлов крыла.