69195

Конструктивно-силові схеми фюзеляжу літака

Лекция

Астрономия и авиация

По конструктивно-силових схемах фюзеляжі підрозділяються на фермові, балочні і змішані. Силовий каркас фермової схеми (рис. 3.11) представляє собою просторову ферму, створену лонжеронами 3, розташованими по всій довжині або частині довжини фюзеляжу, стійками 1 і розкосами 5 у вертикальній площині...

Украинкский

2014-10-01

8.65 MB

5 чел.

(Л12)      3.4. Конструктивно-силові схеми фюзеляжу літака    [1], c. 89-91

По конструктивно-силових схемах фюзеляжі підрозділяються на фермові, балочні і змішані.

Силовий каркас фермової схеми (рис. 3.11) представляє собою просторову ферму, створену лонжеронами 3, розташованими по всій довжині або частині довжини фюзеляжу, стійками 1 і розкосами 5 у вертикальній площині, розпірками 2 і розчалками 4 в горизонтальній площині і діагоналями. Замість жорстких розкосів можуть бути поставлені стрічкові або дротяні розчалки. Фермові фюзеляжі застосовуються зазвичай на легких літаках і виготовляються переважно зі сталевих зварних труб.

Рис. 3.11. Конструкція фермового фюзеляжу.

Основними перевагами фермових фюзеляжів перед балочними є простота виробництва та ремонту, зручність монтажу, огляду та ремонту обладнання, розміщеного в фюзеляжі.

Проте фюзеляжі фермової конструкції дуже програють балочним у масі конструкції у зв’язку з тим, що обшивка таких фюзеляжів повністю виключена із загальної силової роботи. Обшивка сприймає тільки місцеве повітряне навантаження і, таким чином, являється додатковим конструктивним елементом, що збільшує масу конструкції. Просторова ферма також дуже ускладнює і компоновку вантажів у фюзеляжі. Все це привело до того, що фермові фюзеляжі у наш час повністю витіснені балочними та їх використання виправдано лише на легких тихохідних літаках «малої» авіації.


Fi – 156

RAPID

Найбільш раціональною конструкцією фюзеляжу, що здатна сприймати всі діючі на літак навантаження за мінімальної власної маси, це тонкостінна просторова оболонка (обшивка), підкріплена зсередини силовим каркасом. Раціональність такої оболонки забезпечується повноцінним використанням її працюючої обшивки як при сприйнятті місцевого аеродинамічного навантаження та внутрішнього тиску, так і у загальній силовій роботі. Оболонка сприймає всю силу, що перерізує, весь обертальний момент та бере участь у сприйнятті згинаючих моментів. Просторова оболонка, підкріплена зсередини силовим каркасом, найкращим чином задовольняє як вимоги зручності компонування, забезпечення технологічної простоти, так і життєздатності та експлуатаційної технологічності. З точки зору силової роботи така оболонка розглядається як тонкостінна коробчата балка, завдяки цьому конструктивно-силову схему таких фюзеляжів прийнято називати балочною.

Балочні фюзеляжі з робочою обшивкою поділяються на три основні різновиди (рис. 3.12):

а) стрингерно-балочні (напівмонокок);

б) лонжеронно-балочні;

в) скорлупно-балочні (монокок).

Рис. 3.12. Конструкція балочних фюзеляжів: а) стрингерно-балочний, б) лонжеронно-балочний, в) скорлупно-балочний.

Силовий каркас балочного фюзеляжу складається з елементів повздовжнього та поперечного силових наборів. Елементами повздовжнього силового набору балочного фюзеляжу є лонжерони та стрингери. А поперечний силовий набір балочного фюзеляжу складається зі шпангоутів.

Стрингер (англійське слово, означає "повздовжня балка") – є дюралюмінієвою балкою. Стрингери, як елементи повздовжнього силового набору каркаса фюзеляжу, зв'язують між собою елементи поперечного набору – шпангоути. Стрингери сприймають повздовжні сили і підкріплюють жорстку обшивку. Відстань між стрингерами зазвичай складає  80250 мм. Розміри перетину стрингерів змінюються як по периметру контуру, так і по довжині фюзеляжу залежно від характеру навантаження на каркас фюзеляжу.

Лонжерон (французьке слово, означає "повздовжня балка") – це також елемент повздовжнього силового набору каркаса фюзеляжу, що є клепаною балкою з сталі, титанових або алюмінієвих сплавів. Лонжерони працюють на стиснення – розтягування і сприймають (частково) моменти, що вигинають фюзеляж.

Прості стрингери і лонжерони зазвичай виготовляються з пресованих або гнутих профілів різного перетину. Лонжерон відрізняється від стрингера формою і більшою площею поперечного перетину. При великих навантаженнях можуть використовуватися складені лонжерони, що складаються з декількох сполучених між собою профілів.

Шпангоут надає фюзеляжу задану форму поперечного перетину та забезпечує поперечну жорсткість, а також сприймає місцеві навантаження. Шпангоути розділяють на нормальні та підсиленні.

Нормальні шпангоути забезпечують збереження форми поперечного перетину фюзеляжу, вони зазвичай мають рамкову конструкцію та виробляються штампуванням або згинанням з листа.

Підсилені шпангоути встановлюються у місцях передачі на фюзеляж великих зосереджених навантажень. На них розташовуються стикові вузли агрегатів, вузли кріплення крила до фюзеляжу, оперення, стійок шасі, силової установки, великого обладнання та вантажів. Силові шпангоути можуть бути встановлені на межах великих вирізів у фюзеляжі. Підсиленні шпангоути виконуються у вигляді замкненої рами двотаврового або швелерного перетину. Рама шпангоута розподіляє зовнішнє навантаження по периметру обшивки. Конструктивно така рама виробляється збірною або монолітною. Іноді до шпангоутів прикріплюються перегородки, що розділяють фюзеляж на відсіки та кабіни. В місцях встановлення перегородок силовий шпангоут повністю зашивається стінкою, підкріпленою вертикальними та горизонтальними профілями. Відстань між шпангоутами складає зазвичай 200650 мм.

Обшивка виконується з листів дюралюмінію або титану різної товщини
0,83,5 мм та кріпиться до елементів каркасу заклепками або приклеюється. Листи обшивки з’єднуються між собою по стрингерах і шпангоутах або в стик, або нахлистом. В останній час розповсюджується обшивка з композиційних матеріалів.

Стрингерно-балочний (напівмонокок) (рис. 3.12, а) фюзеляж має повздовжній набір з часто поставлених стрингерів, а поперечний набір зі шпангоутів і працюючої обшивки. Велика кількість часто розташованих стрингерів спільно з обшивкою сприймають весь вигинаючий момент, працюючи на осьові навантаження розтягування–стиснення.

Лонжеронно-балочний (рис. 3.12, б) фюзеляж є подовжній набір з могутніх лонжеронів і слабких стрингерів, а поперечний набір із шпангоутів і частково працюючої (на кручення) обшивки. Момент, що вигинає, сприймається осьовими зусиллями невеликої кількості лонжеронів. Обшивка і стрингери в роботі оболонки на вигин практично не беруть участь. Стрингери в основному служать для місцевого підкріплення обшивки.

Скорлупно-балочний (монокок) або безстрингерний (рис. 3.12, в) фюзеляж не має елементів повздовжнього набору, а поперечний набір складається з товстої працюючої обшивки, підкріпленої шпангоутами. Безстрингерний фюзеляж забезпечує сприйняття згинаючого моменту тільки обшивкою, яка має слоїсту конструкцію з наповнювачем, що дозволяє підвищити критичні напруження обшивки. Такі фюзеляжі не отримали широкого розповсюдження через труднощі підсилення оболонки в зоні вирізів, які в сучасних літаках потребуються у великій кількості.

Конструкція фюзеляжів типа монокок в порівнянні з фермовою має кращі аеродинамічні форми, якість поверхні і достатню жорсткість при меншій масі. Проте труднощі створення технологічно простого, міцного і жорсткого, зручного і надійного в експлуатації фюзеляжу типа монокок примусили шукати рішення задачі створення досконалої конструкції методами ускладнення простій монококковий конструкції, тобто переходу до напівмонококів. Тому в даний час переважаючим типом фюзеляжів є стрингерно-балочний (напівмонокок) фюзеляж.

А – 380 (стрингерно-балочний)


Ан – 24 (стрингерно-балочний)


Змішана схема конструкції фюзеляжу літака має передню частину фермової конструкції, а хвостову – балочної або навпаки.

F – 4u


3.5. Компонування фюзеляжу літака
   [1], c. 92-95

Фюзеляжі невеликих літаків роблять, зазвичай, нероз’ємними. У більш великих літаків для спрощення виробництва, ремонту та експлуатації фюзеляж розділяють на декілька частин: носова 1, центральна 2 та хвостова 3 (рис. 3.13). З’єднання частин фюзеляжу залежить від його конструктивної схеми.

Рис. 3.13. Технологічні роз’єднання фюзеляжу: 1 носова частина;  2 – центральна частина;  3  хвостова частина.

Фюзеляж літака Ан - 24Б з шасі

Варіант компонування літака Ту - 134А

Компонування літака типу А

Частини фермових фюзеляжів з’єднують стиковими вузлами, встановленими на лонжеронах, частини балочних фюзеляжів – по всьому контуру роз’єднання. Окремі частини фюзеляжу з’єднують між собою болтами по всьому периметру роз’єднання. Стиковка відбувається фітінгами, прикріпленими до стрингерів фюзеляжу (рис. 3.14).

Рис. 3.14. Стиковка двох технологічних роз’єднань:

1 – стрингери, 2 – стикувальні вузли (фітінги), 3 – стикувальні болти, 4 – шпангоути.

Підлогу у кабінах літака зазвичай розраховують на максимальне розподільне статичне навантаження. Каркас складається з набору повздовжніх та поперечних балок, стрингерів та з’єднувальних вузлів.

Поперечний набір підлоги складається з нижніх балок шпангоутів. Пояси цих балок виробляють з фрезерованих або штампованих профілів. Панелі, що закривають каркас, виконують з листів пресованої фанери завтовшки 1012 мм, з дюралюмінієвих листів, підсилених прикріпленими знизу профілями кутового та швелерного перетинів або гофром, та з пресованих листів алюмінієвого чи магнієвого сплаву з механічною або хімічною обробкою. Для попередження ковзання панелі підлоги мають рифлену або шорстку поверхню, а у деяких випадках їх покривають корковою крихтою.

На підлозі встановлено гнізда для кріплення пасажирських крісел, а на вантажних літаках кільця для кріплення вантажів.

Фюзеляж літака Ан - 124

С - 130 (вантажна кабіна – кільця для кріплення вантажу)

Вікна пасажирської кабіни роблять прямокутної або круглої форми, як правило, вони мають подвійні стекла. Дуже часто у герметичних кабінах навантаження від надлишкового тиску в кабіні приймає внутрішнє скло, а при його руйнуванні – зовнішнє. Простір між стеклами зв’язано з порожниною герметичної кабіни через осушувальну систему, що запобігає їх замерзанню та запотіванню. Стекла ущільнюють за допомогою м’якої морозостійкої гуми, а іноді – змазкою, що не висихає.

Застеклена частина фюзеляжу називається ліхтарем (рис. 3.15). Форма ліхтарів, їх розміщення та розміри обирають враховуючи умови забезпечення найкращого огляду та найменшого опору. Кут нахилу козирка ліхтаря приймають рівним 5065°. Лобові стекла ліхтаря, як правило, мають електрообігрів для запобігання їх обмерзання у польоті. Ліхтар складається з каркасу, відлитого або відштампованого з алюмінієвого чи магнієвого сплаву, і стекол. Стекла 1 кріпляться к каркасу 2 болтами 3 та притискуються дюралюмінієвою стрічкою.

Рис. 3.15. Ліхтарі кабіни:

а) штурмана, б) екіпажу, в) каркас ліхтаря кабіни штурмана.


ЕА - 6

Вирізи під вхідні двері транспортних літаків частіше за все розміщують на бічній поверхні фюзеляжів, але у деяких випадках встановлюють і у нижній частині. Ширина двері зазвичай не перебільшує 800 мм, а висота 1500 мм.

Розміри вантажних дверей (люків) та їх розміщення обумовлені мінімальною витратою часу на завантаження та розвантаження літака, розмірами вантажів та зручностями експлуатації. Розташування люків залежить від призначення літака, його схеми, типу шасі та інших ознак. Відчиняються двері всередину кабіни або зсуваються вверх чи вбік. Двері роблять зазвичай у вигляді клину, основою якого слугує внутрішня поверхня її створки. Залишковий тиск у герметизованому фюзеляжі притискає стулку двері до її основи. При відкритій двері у кабіні екіпажу загоряється сигнальна лампа.

Вирізи під двері підсилюють встановленням у місці вирізу більш потужних шпангоутів і стрингерів. Двері виготовлені, як правило, з відштампованих з листового дюралюмінію чаш, підкріплених каркасом. Герметизуються двері гумовими профілями.

Сучасні літаки літають на великих висотах і для забезпечення нормальної життєдіяльності пасажирів у кабінах необхідно створити потрібний тиск. Кабіна літака, всередині якої в польоті підтримується підвищений (у порівнянні з атмосферним) тиск повітря, називається герметичною. Така кабіна, яка виконана у вигляді відособленого силового агрегату і встановлена у фюзеляжі без увімкнення її в силову схему, називається підвісною. Розміри кабіни не залежать від розмірів та обводів фюзеляжу, і тому вона може бути виконана з найвигіднішими за міцністю формами та мінімальних розмірів.

МіГ - 29

Кабіни екіпажу пасажирських літаків можуть виконуватись окремо від пасажирських салонів або бути зв’язаними з салонами через сумісні вхідні двері та вестибуль.

Кабіна екіпажу літака А- -320

Кабіна екіпажу літака А- -340

Кабіна екіпажу літака А- -380

Салони кабін пасажирських літаків, як правило, є герметизованим відсіком фюзеляжу і повністю включені в його силову схему. Подібна кабіна працює, як судина, під дією внутрішнього тиску, а також піддається вигину і крученню, як і звичайний фюзеляж. З міркувань міцності найкращою формою споруди, навантаженої зсередини надлишковим тиском, є куля, але у зв'язку з незручностями розміщення в такій кабіні екіпажу і пасажирів, прагнуть надати кабіні форму циліндричної оболонки, закритої по кінцях сферичними днищами. Перехід від циліндричних стінок до днища по можливості має бути плавним, без переломів. При переломах днище, навантажене надлишковим тиском, стискає стінки циліндра у напрямі радіусів і тоді в цьому місці необхідно ставити посилений шпангоут. Особливо потрібно підкріплювати плоскі днища.

Для збереження в кабіні надлишкового тиску необхідно забезпечити її герметичність. Герметизація кабін досягається герметизацією обшивки і остеклення люків і дверей, виводів з  кабін тяги, тросів, валиків керування літаком і двигунами, електропроводки, трубопроводів гідросистем і тому подібне. Зрозуміло, забезпечити повну герметичність кабіни дуже важко, тому допускається деякий витік повітря, що не знижує безпеки польоту.

Герметизація листів обшивки в місці їх з'єднання і кріплення до елементів каркасу фюзеляжу створюється багаторядними швами, установкою ущільнюючих стрічок, що закладаються між листами обшивки та каркасом. З внутрішньої сторони кабіни заклепуючи шви покривають герметизуючими замазками.

Пасажирський салон

VIP – салон


Пасажирський салон

Вхідні двері, завантажувальні люки, запасні виходи, рухомі частини ліхтаря, вікна (засклення) герметизують гумовими профілями і прокладками. Використовують наступні способи герметизації: типа "ніж по гумі"; гумовою прокладкою, що має перетин труби; за допомогою пластинчастого клапана; гумовою трубкою, що надувається повітрям.

Люки і двері, що відчиняються всередину кабіни, герметизують першими трьома способами. При герметизації за допомогою пластинчастого клапана смугу з пластинчастої гуми укріплюють з внутрішньої сторони по контуру вирізу, тоді надлишковий тиск притискує краї клапана до люка і тим самим щілини герметизуються. Складніше загерметизувати люки відносно великих розмірів, що відчиняються назовні, оскільки внутрішній надлишковий тиск їх віджиматиме. Такі люки герметизують найчастіше гумовою трубкою, що надувається повітрям.

Для забезпечення герметичності тяги управління зі зворотно-поступальним рухом часто використовують гофрований гумовий шланг циліндричної або конічної форми або роблять пристрій, що складається з корпусу, відлитого з магнієвого сплаву із запресованими бронзовими втулками, в яких переміщається сталева тяга. Між тягою і втулками є повстяні і гумові ущільнення. Внутрішня порожнина корпусу заповнюється консистентною змазкою.

Троси управління герметизують гумовими пробками з наскрізними отворами діаметром меншим, ніж діаметр троса, і повздовжнім розрізом, що дозволяє надягати пробку на трос. Для зменшення сили тертя трос по всій довжині його ходу покривають незамерзаючим мастилом, що містить графіт.

Деталі, що передають обертальний рух, герметизують гумовими ущільнюючими кільцями.

Трубопроводи герметизують за допомогою перехідників, закріплених на перегородці. До перехідника з одної і з іншої сторони накидними гайками кріпляться трубопроводи.

Електропроводка герметизується спеціальними електровводами.

Для теплоізоляції кабін використовують пористі і рихловолоконисті матеріали з малою теплопровідністю (мінеральна вата, азбест, скловата, піноскло). Теплоізоляційне покриття служить і звукоізоляцією.

PAGE 18


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

8282. Перегляд воєнних договорів у двадцятих роках 44 KB
  Тема. Перегляд воєнних договорів у двадцятих роках. Мета: розглянути спроби повоєнного переділу світу у 20-х роках розвивати аналітичні вміння при вивченні всесвітньої історії виховувати в учнів зацікавленість до новітнього періоду всесвітньої іст...
8283. Радянсько-польська війна та її наслідки для України 66.5 KB
  Радянсько-польська війна та її наслідки для України Скориставшись слабкістю своїх сусідів на сході, польські війська на кінець 1919 р. окупували майже всю Білорусію, Західну Волинь. У квітні 1920 р. між представниками польського уряду та Петлюри бул...
8284. Доба Воєнного комунізму 69 KB
  Доба Воєнного комунізму Засади Заміна приватної власності на соціалістичну Зростання ролі держави в управлінні економікою: а) централізований контроль і управління б) заміна дрібних підприємств крупними в) запровадження єдиного планування. На...
8285. Характеристика планів військово-політичних сил, учасники війни 351.27 KB
  Зазнавши нищівної поразки у війні, в жовтні 1918 р. Австро-Угорська імперія почала розпадатися, майже через двадцять місяців після падіння Російської. Намагаючись збудувати в Східній Галичині на руїнах імперії українську державу й долаючи запеклий опір, західні українці опинилися у становищі, подібному до того, в якому перебували їх співвітчизники на сході...
8286. Особливості переселення та життя давніх пленен які проживали на території України 24.13 KB
  Мета уроку: показати причини й особливості переселення давніх племен, розглянути особливості життя давніх народів, формувати вміння аналізувати розвиток культурницьких процесів та вплив на давніх
8287. Роздробленість Київської Русі 39 KB
  Роздробленість Київської Русі Добу від середини XII до середини XIII ст. в історії Київської Русі дослідники називають добою роздробленості. Йдеться не про суцільну смугу міжкнязівських усобиць: хоч їх і справді не бракувало, проте траплялися вони і...
8288. Вопросы исполнительской интерпретации сочинений Астора Пьяццоллы 125.44 KB
  Вопросы исполнительской интерпретации сочинений Астора Пьяццоллы План Введение, актуальность изучения творчества Астора Пьяццоллы. Освещение жизненного и творческого пути, краткая характеристика основных сочинений Астора Пьяццоллы. Аналитический и и...
8290. Основи адміністративного та кримінального права України. Правоохоронна і правозахисна діяльність 197.5 KB
  Пправосуддя в Україні здійснюється лише судами. Виконання цих функцій іншими органами або посадовими особами, як і створення надзвичайних та особливих судів, не допускається. Правосуддя здійснюється на засадах рівності всіх учасників судового процесу перед законом і судом