Каркасные отсеки

Основными силовыми элементами каркасного отсека являются (рис. 6.1, б): обшивка 1, продольные силовые элементы – стринге­ры 4, поперечные кольцевые элементы – стыковочные и промежуточ­ные шпангоуты 3.

В каркасных отсеках обшивка работает на рас­тяжение (сжатие и изгиб) совместно со стрингерами. Конструкция отсека, в которой растяжение (сжатие и изгиб) воспринимаются мощными продольными силовыми элементами – лонжеронами – назы­вается лонжеронной.

В этих конструкциях при осевом сжатии и изгибе удается достигнуть более высокого уровня критических напряжений (s _кр» (0, 5...0, 7) s _т), чем в гладких отсеках.

ОБШИВКА образует форму отсека, ограничивает его внутренний объем, защищая его от воздействия факторов окружающей среды. Как самостоятельный силовой элемент обшивка работает на растяжение, в частности, от внутреннего давления.

Относительный вклад обшивки в работу конструкции корпуса опре­деляется:

– толщиной обшивки;

– частотой силового набора;

– характером соединения между обшивкой и элементами набора.

Каркасные отсеки изготавливаются клепаными, что позволя­ет использовать более высокопрочные материалы. Это обеспечивает уменьшение массы конструкции РБл.

СТРИНГЕРЫ – продольные элементы, подкрепляющие обшивку – воспринимают совместно с обшивкой осевые нагрузки и изгибающие моменты, действующие на отсек. Стрингеры через обшивку воспринимают и распределенные поперечные нагрузки, например, от внешнего аэродинамического давления – при этом шпан­гоуты служат опорами для стрингеров.

ЛОНЖЕРОНЫ – мощные продольные элементы силового набора, воспринимающие сосредоточенные продольные и изгибающие нагрузки боль­шой интенсивности (от узлов крепления двигателей, смеж­ных отсеков и агрегатов).

Общие требования к лонжеронам аналогичны требованиям к стрингерам. Но есть и отличая: поскольку лонжерон работает в основном автономно на сосредоточенную нагруз­ку, связь его с обшивкой не имеет такого значения, как для стрингера, но для повышения работоспособности обшивки целесооб­разно максимально использовать опору на лонжерон.

ШПАНГОУТЫ – по назначению подразделяют:

– торцевые (стыковочные) – подкрепляют край отсека корпуса и обеспечивают его надежное соединение со смежными конструк­циями;

– промежуточные – подкрепляют обшивку на участке между тор­цевыми шпангоутами и обеспечивают сохранение формы поперечного сечения отсека. Позволяют повысить общие критические напря­жения потери устойчивости за счет уменьшения длины участка меж­ду опорами.

Типовые сечения элементов силового набора, изготавливаемых прессованием, гибкой из листа, штамповкой, точным литьем, механи­ческой обработкой, представлены на рис. 6.3.

Рис. 6.3. Типовые сечения элементов силового набора:

а) стрингеры; б) лонжероны; в) шпангоуты; 1–5 откры­тые профили; 6 – закрытый профиль; 7 – лонжерон с усиленной верхней полкой; 8 – лонжерон с верхней полкой, усиленной ком­позиционным материалом; 9 – сборный лонжерон; 10–12 – про­межуточные шпангоуты; 13, 14 – усиленные шпангоуты (сборные); 15 – торцевой шпангоут

В зависимости от включения тех или иных элементов силового набора различают следующие типы корпусных конструкций:

– МОНОНОК – корпус, у которого основным силовым элементом является обшивка (гладкие отсеки или каркасные, когда обшивка подкреплена набором из часто расположенных стрингеров малого сечения).

Монококовые корпуса применяются тогда, когда продоль­ные нагрузки невелики и могут быть восприняты обшивкой относи­тельно небольшой толщины.

Конструкции корпусов с обшивкой, подкрепленной только шпангоутами, называют еще бесстрингерными.

– СТРИНГЕРНАЯ – конструкция корпуса, состоящая из тонкой обшивки, подкрепленной стрингерами и шпангоутами;

– ЛОНЖЕРОННАЯ (БАЛОЧНАЯ) – конструкция корпуса, в которой сжимающие и изгибающие нагрузки воспринимаются лонжеронами, а обшивка воспринимает прежде всего напряжение сдвига и местные нагрузки.

Рис. 6.4. Конструкция переходника со стрингерами:

1 – верхний шпангоут; 2 – направляющий штырь; 3 – фитинг; 4 – стрингер; 5 – обшивка; 6 – нижний шпангоут; 7 – отверстие под разрывной болт

Рис. 6.5. Конструкция приборного отсека каркасного типа:

1 – верхний опорный шпангоут; 2 – стрингер; 3 – промежуточный шпангоут; 4 – усиленный стрингер; 5 – обшивка; 6 – нижний опорный шпангоут

Рис. 6.6. Варианты соединения элементов переходника:

1 – обшивка; 2 – шпангоут; 3 – стрингер

Так как тонкая обшивка плохо воспринимает и передает сосредоточенные силы, то обычно в отсеках по узлам крепления ставят стрингеры или фитинги (рис. 6.7), которые постепенно включают обшивку в работу. Приближенно можно считать, что обшивка полностью включается в работу на длине, равной расстоянию между стыковыми болтами.

Рис. 6.7. Схема подкрепления обшивки в местах разъема:

1 – обшивка; 2 – стрингер; 3 – фитинг; 4 – стыковой шпангоут; 5 – вспомогательный стрингер; 6 – фестон