![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Нервюры
Нервюры — это поперечные силовые элементы крыла. Нервюры прямого крыла, а также стреловидного и треугольного крыльев малого удлинения устанавливаются по потоку и, следовательно, под прямым углом к лонжерону, расположенному перпендикулярно оси самолета. В стреловидной части крыла большого удлинения на участках, удаленных от конца и корня крыла, нервюры для уменьшения их длины устанавливаются обычно перпендикулярно одному из лонжеронов; по потоку располагаются только концевая нервюра и нервюры центроплана. По своему назначению и конструктивному оформлению нервюры подразделяются на нормальные и усиленные (силовые). Изготавливают нервюры в основном из алюминиевых сплавов, хромансиля (усиленные нервюры). Нормальные нервюры служат для сохранения заданной формы профиля крыла, и передачи воздушной нагрузки с прилегающего к нервюре участка обшивки на балку крыла. Кроме того, нервюры, подкрепляя обшивку и стрингеры, повышают их критические напряжения. Обычно шаг нервюр tн = 350...1000 мм. В крыле моноблочной силовой схемы шаг нервюр больше, чем в лонжеронной. Нервюры, подобно стойкам лонжерона, сопротивляются сплющиванию крыла (сближению сжатой и растянутой панелей) при изгибе и нагружаются при этом радиальными силами от стрингеров и присоединенной к ним обшивки. Однако эти силы значительны только там, где плоскость хорд имеет перелом (при изменении угла поперечного V ) Следует отметить, что если обшивка вместе с лонжеронами представляет собой оболочку, обладающую большой собственной (рамной) жесткостью в плоскости поперечного сечения, то роль нормальных нервюр снижается, так как значительная часть воздушной нагрузки передается с обшивки непосредственно на лонжероны, минуя их. Усиленные нервюры выполняют те же функции, что и нормальные, но главным их назначением является передача на балку крыла нагрузок, действующих от агрегатов, установленных на крыле (двигатели, шасси, механизация и др.), или перераспределение внутренних сил между участками и элементами крыла. Это определяет места расстановки усиленных нервюр. Конструкция и работа нервюр Воздушные нагрузки, передаваемые от обшивки на нервюру, и нагрузки, приложенные к усиленной нервюре и действующие в ее плоскости, стремятся сдвинуть (по вертикали) и повернуть её относительно балки крыла. Нервюра уравновешивается силами, действующими на нее со стороны стенок и обшивки через соединительные элементы (рис. 14.21).
Рис 14.21. Схема уравновешивания нервюры Воздушные нагрузки передаются на нервюру в виде сил, нормальных к поверхности обшивки; при этом обшивка, нагруженная разрежением, заставляет работать на растяжение заклепки, крепящие ее к полке нервюры. Все нагрузки, действующие на нервюру, образуют силу и момент, вызывающие сдвиг и поворот ее за счет деформаций обшивки, стенок и соединительных элементов. Пренебрегая податливостью последних, за центр поворота можно принять центр жесткости того сечения балки крыла, около которого установлена нервюра. Уравновешивающие нервюру реакции обшивки и стенок действуют по направлению их наибольшей жесткости, т. е. по касательным к контуру кессона. При этом заклепки, соединяющие нервюру с обшивкой и стенками, работают на срез. Балочные нервюры наиболее распространены. Они более жесткие, их конструкция легче и более технологична по сравнению с ферменной. Примеры конструкций нормальных и усиленных балочных нервюр представлены на рис. 14.22. Как правило, нервюры состоят из трех частей: носовой, средней (межлонжеронной) и хвостовой. Простота конструкции балочных нервюр объясняется тем, что многие их части изготавливаются штамповкой из листового материала. Рис. 14.22. Конструкции нормальных и усиленных нервюр а — балочная штампованная; б — балочная с поясами на межлонжеронной части; 1 — стрингер, 2 — зиг, 3, 5, 7 — пояса нервюры, 4, 8 — компенсаторы, 6 — стенка нервюры, 9 — площадка для крепления обшивки Нормальная нервюра соединяется с обшивкой посредством отбортовок, получаемых при штамповке (см. рис. 14.22, а). Так как в нервюре снизу и сверху делаются вырезы под стрингеры, то роль поясов в ней выполняет обшивка. Если этого недостаточно из-за малой толщины обшивки, то к стенке нервюры приклепываются пояса обычно с уголковым сечением. Часто по условиям крепления толщина стенки нервюры берется большей, чем это требуется из условий прочности. Тогда для облегчения в ней выштамповывают отверстия с отбортовкой. Отбортовки по контуру отверстий, а также зиги (см. рис. 14.22, б) увеличивают жесткость стенок нервюр. Соединение обшивки с нервюрой в ряде случаев производится при помощи так называемых компенсаторов (см. рис. 14.22, в и рис. 14.23), что позволяет более точно выдерживать заданную форму профиля крыла. Иногда в целях улучшения поверхности или уменьшения объема клепальных работ обшивка крепится только кстрингерам (см. рис. 14.22, б и рис. 14.23, г, д), а стрингеры крепятся к нервюре непосредственно или через компенсаторы. В таких конструкциях передача на нервюру воздушных нагрузок
1 - стенка нервюры, 2 - зиг, 3 - обшивка, 4 - отбортовка, 5 - стрингер, 6 - компенсатор, К стенкам лонжеронов нервюры крепятся посредством стоек Усиленные балочные нервюры имеют более мощные пояса, стенки и стойки (см. рис. 14.22, в). Нагрузки, действующие на усиленные нервюры, создают в их сечениях большие изгибающие моменты и поперечные силы. Это требует усиления креплений их к лонжерону (см. рис. 14.23, е). В местах крепления к крылу шасси, двигателей и соединения крыла с фюзеляжем применяются монолитные цельноштампованные усиленные нервюры (см. рис. 14.22, д). Рамные (поясные) нервюры применяются как нормальные нервюры в тех случаях, когда это необходимо по условиям компоновки, например в местах размещения топливных баков в крыле (см. рис. 14.22, г). Так как пояса рамной нервюры разделены, то каждый работает на изгиб, как балка малой высоты. Наверхний пояс нервюры передается воздушная нагрузка от верхней обшивки, а на нижний — от нижней обшивки. Обычная же балочная нервюра работает как балка с полной строительной высотой подобно лонжерону (рис. 9.24). Поэтому масса рамной нервюры получается больше, чем балочной. Ферменные нервюры применяются главным образом в конструкциях крыльев легких самолетов с полотняной обшивкой. Расчет нервюр на прочность Основной для расчета нормальной нервюры является воздушная наг-рузка, передающаяся с полосы крыла шириной, равной шагу нервюр tH. Рис. 14.24. Схемы нагружения, уравновешивания и эпюры Q и Мнзг нормальной нервюры Равнодействующая воздушной нагрузки на нервюру
где qyв —значение погонной воздушной нагрузки (распределенной по крылу) у рассматриваемой нервюры. При расчете усиленных нервюр воздушная нагрузка учитывается так же, как для нормальных. Но основными для них являются те нагрузки, для восприятия которых они специально поставлены: от узлов крепления (шасси, двигателей) или от силовых элементов крыла Нагрузки определяются с учетом того, как опираются эти конструкции на рассчитываемую нервюру. При расчете нервюр нагрузка их массовыми силами собственной конструкции обычно не учитывается. Схема уравновешивания усиленной нервюры и передачи сил от нервюры на балку крыла показана на рис. 14.21. Последовательность расчета является общей для нормальных и усиленных нервюр. Разберем ее на примере нормальной нервюры, на которую действует воздушная нагрузка Δ YН (см. рис. 14.24). Все три участка нервюры соединены между собой, и она рассматривается как балка, опирающаяся по контуру на обшивку и стенки лонжеронов. Нагрузка на нервюру рассматривается в виде силы Δ Q = Δ YН, приложенной в центре жесткости сечения балки крыла в том месте, где стоит нервюра, и вращающей ее относительно центра жесткости момента Δ Мкрут. Сила Δ Q и момент Δ Мкрут = Δ Yна представляют собой добавки к поперечной силе и крутящему моменту крыла, создаваемые нервюрой. Уравновешивающие нервюру реактивные потоки касательных сил
где Δ Q, — нагрузка на стенку i -го лонжерона от силы Δ Q; Ji, — момент инерции i -го лонжерона; FK — суммарная площадь контуров носовой и межлонжеронной частей сечения. Поток Δ qМкрут в стенке переднего лонжерона и обшивке хвостовой части сечения приближенно принимается равным нулю. Для построения эпюр Q и Мизг нервюры нагружаем ее нагрузкой qH от Δ YН, распределенной в соответствии с диаграммой распределения давления по хорде крыла. Примерный вид эпюр Q и Мизг от qH и реакций касательных сил приведен на рис. 14.24. По значениям Q и Мизг проверяются на прочность стенка и пояса нервюры так же, как соответствующие элементы лонжерона.
ВОПРОСЫ 1. Какие элементы крыла являются силовыми? 2. Что называется кессоном крыла? 3. Опишите путь сил в силовой схеме крыла. 4. Опишите работу различных элементов крыла (лонжерон, стрингера, нервюр и обшивки) 5. Сформулируйте назначение обшивки, лонжеронов, стрингеров, нервюр и соединений. 6. Опишите распределение усилий в сечении крыла. 7. Опишите типовые силовые схемы крыла. Укажите особенности предельных силовых схем крыльев: лонжеронной и моноблочной. 8. Опишите конструкции крыльев современных самолетов (на примере самолета Як-42). 9. Опишите особенности бипланной схемы крыла. 10. Опишите работу и расчет на прочность обшивки со стрингерным подкреплением. 11. Опишите работу и расчет на прочность двухпоясной балки. 12. Опишите работу и расчет на прочность балки с тонкой стенкой. 13. Опишите работу и расчет на прочность продольного набора и обшивки. 14. Опишите работу и расчет на прочность лонжеронов крыла.
|