Курсовая. И. О. Фамилия Элементы конструкции крыла самолета
 Скачать 4.34 Mb.
|
|
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Иркутский национальный исследовательский технический университет
Допускаю к защите
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА к курсовой работе по дисциплине
Иркутск 2022 г. Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования ИРКУТСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЗАДАНИЕ на курсовую работу
СодержаниеВведение 4 1 Крыло самолета 5 2 Лонжероны 6 2.1 Балочные лонжероны 6 2.2 – Ферменные лонжероны 7 3 Стрингеры 9 4 Нервюры 10 4.1 Балочные нервюры 10 4.2 Ферменные нервюры 13 5 Обшивка 14 Заключение 15 Список использованных источников 16 ВведениеОсновное назначение крыла — создание подъемной силы, потребной для осуществления полета самолета. Кроме того, крыло обеспечивает поперечную устойчивость самолету и несет на себе органы поперечного управления—элероны. К крылу крепятся средства механизации и нередко главные ноги шасси, гондолы двигателей, установки для крепления ракет, бомб и подвесных топливных баков. В своей работе нам следует уделить внимание крылу самолета, его строению. Итогом станет разбор лонжеронов, нервюр, стрингеров и обшивки. Узнаем, их функции и строение. 1 Крыло самолетаКрыло самолёта (см. рисунок 1.1) — несущая поверхность самолёта, создающая основную аэродинамическую подъёмную силу. Внешние формы, величина площади, материалы, конструктивно-силовые схемы, весовые показатели и другие параметры крыла определяются на основе соответствующих расчетов (аэродинамического, прочностного, весового и др.) при проектировании самолета.  Рисунок 1.1 – Крыло самолета Крыло также принимает участие в обеспечении поперечной устойчивости и управляемости самолета. Внутренние объемы крыла используются для размещения топлива, различного оборудования с коммуникациями. В носке крыла часто устанавливают противообледенительную систему. Крыло, как правило, имеет подвижные части, которые можно разделить на органы управления (элероны, элевоны, интерцепторы) и механизацию (закрылки, предкрылки, гасители подъемной силы или спойлеры, тормозные щитки и др.). Крыло представляет собой тонкостенную конструкцию. Основными силовыми элементами его являются обшивка, как правило подкрепленная стрингерами, лонжероны и нервюры. Иногда в крыле устанавливают продольные стенки. Лонжероны представляют собой балки, состоящие из стенок и поясов, нервюры выполняются в виде балок или стенок. 2 ЛонжероныЛонжероны – продольные балки, воспринимающие, главным образом изгибающий момент. По конструктивно-силовой схеме лонжероны делятся на балочные и ферменные. Основную часть массы лонжерона составляют пояса. Поэтому правильный выбор поперечного сечения поясов и их материала приводит к уменьшению массы лонжерона; Величиной, характеризующей форму поперечного сечения поясов лонжерона, является коэффициент использования строительной высоты про филя K=  где h — расстояние между центрами масс сечений поясов лонжерона (см. рисунок 2.1); Н — строительная высота крыла в месте установки лонжерона. Чем больше величина к, тем выгоднее в весовом отношении будет лонжерон при прочих равных условиях.  Рисунок 2.1 – размеры лонжерона по высоте 2.1 Балочные лонжероныБалочный лонжерон (см. рисунок 2.2) состоит из двух поясов — верхнего и нижнего, связанных между собой стенкой. При изгибе лонжерона в его поясах возникают нормальные напряжения. Пояса лонжерона имеют по размаху переменное сечение. Формы попе речного сечения поясов различны. При выборе формы необходимо стремиться более полно использовать строительную высоту крыла в этом месте для. получения наименьшей массы лонжеронов. Кроме того, форма пояса должна обеспечивать получение высокого критического напряжения.  рисунок 2.2 – Балочный лонжерон Пояса изготовляют из прессованных и катаных профилей и лишь в концевых мало нагруженных сечениях лонжерона они могут быть сделаны из гнутых профилей. (см. рисунок 2.3)  а - пояса из прессованных и катаных профилей; б —пояса из гнутых профилей. рисунок 2.3.     Типовые сечения балочных лонжеронов2.2 – Ферменные лонжероныСильно нагруженные лонжероны крыльев тяжелых самолетов, имеющих большую строительную высоту, часто выполняются по ферменной схеме. Сильно нагруженный ферменный лонжерон при его большой высоте получается легче балочного. Отсутствие сплошной стенки у ферменного лонжерона обеспечивает более удобные подходы при клепке внутри крыла и тем самым облегчает его сборку. Ферменный лонжерон выполняется, как правило, по раскосно-стоечной схеме (см. рисунок 2.3). Стойки устанавливаются в местах крепления к лонжерону нервюр. При образовании фермы необходимо стремиться, чтобы оси ее стержней пересекались в одной точке. Невыполнение этого условия приводит к возникновению в узле местного изгибающего момента, догружающего изгибом стержни.  рисунок 2.3 – Схема ферменного лонжерона3 СтрингерыСтрингеры — продольные ребра, подкрепляющие обшивку. Функции, выполняемые стрингерами, определяются конструктивно силовой схемой крыла. В лонжеронном крыле стрингеры служат для под крепления обшивки с целью повышения ее критических касательных напряжений при работе крыла на кручение и изгиб и участвуют совместно с обшивкой в передаче аэродинамической нагрузки на нервюры, работая на по перечный изгиб, а в моноблочном крыле, кроме того, стрингерный набор совместно с обшивкой воспринимает большую часть изгибающего момента. Стрингеры и обшивка при этом работают на сжатие или растяжение, в них действуют нормальные напряжения. Стрингеры изготавливают из прессованных или гнутых профилей. На рисунке 3.1 показаны основные формы сечений стрингеров. Прессованные профили имеют более высокие критические напряжения сжатия, чем гнутые профили подобных сечений и равной поперечной площади. Поэтому в сжатых панелях моноблочных крыльев применяются, как правило, стрингеры из прессованных профилей. Гнутые профили применяются иногда для стрингеров, которые при основной нагрузке, действующей на крыло, работают на растяжение (например, на нижней панели крыла).  а – прессованные профили; б – гнутые профили рисунок 3.1 – типовые сечения стрингеров Для уменьшения массы и создания равнопрочной конструкции стрингеры делаются с переменной по размаху площадью поперечного сечения, уменьшающейся к концам крыла. Осуществляется это либо изменением по длине стрингера сортамента профиля, либо фрезерованием профилей. 4 НервюрыНервюры- поперечные элементы, обеспечивающие сохранение профиля сечения крыла. (см. рисунок 4.1)  а-нервюра двухлонжероннго крыла; б- нервюра трехлонжероннго крыла рисунок 4.1– внешний вид нервюр. 4.1 Балочные нервюрыНормальная балочная нервюра изготовляется штамповкой из листового материала. По лонжеронам нервюра имеет вертикальные разъемы. Функции поясов в такой нервюре выполняют отогнутые края стенок вместе с приклепанной к ним обшивкой. Толщина листа, из которого штампуется нервюра, выбираемая, как правило, из конструктивных соображений, обеспечивает большие запасы прочности в стейке нервюры. Для облегчения нервюры в ее стенке делаются вырезы. Для повышения устойчивости стенок края отверстий отбортовываются, а на больших по высоте нервюрах устанавливаются стойки и иногда делаются зиги. Усиленная нервюра (см. рисунок 4.2) состоит из поясов и соединяющей их стенки. Пояса выполняются из профилей, которым придается форма, требуемая для обеспечения обводов крыла.  рисунок 4.2 – Усиленная нервюра Соединение нервюры со стрингерами осуществляется различными способами. В нервюре под стрингер делается вырез. Соединение нервюры со стрингером в этом случае может осуществляться с помощью образованной при вырезе лапки или с помощью уголковых накладок (см. рисунок 4.3). Первый способ конструктивно более простой и выгоден в весовом отношении, но требует более высокой точности изготовления.  а - с помощью выреза лапки; б,в – с помощью угловых накладок рисунок 4.3 – соединение нервюры со стрингером Очень часто встречаются конструкций, когда нервюры не соединяются со стрингерами непосредственно. Если на сборку крыла обшивка поступает с прикрепленными стрингерами (в настоящее время преимущественно так и делается, так как в этом случае можно применять высокопроизводительную прессовую клепку), то нервюра может не крепиться непосредственно к стрингеру, а соединяться с ним лишь через обшивку, с которой склепывается и пояс нервюры. Крепление стенки нервюры к стенке лонжерона осуществляется с по мощью уголковых профилей, приклепанных к стенке лонжерона (см. рисунок 4.4). Крепление можно осуществлять и непосредственно с помощью отогнутой стенки нервюры (см. рисунок 4.5). Такое соединение выгодно в весовом от ношении, но значительно снижает точность сборки или требует повышенной точности изготовления нервюры.  рисунок 4.5 – крепление стенки нервюры к стенке лонжерона рисунок 4.4 – крепление стенки нервюры к стенке лонжерона при помощи уголка Пояса нервюр крепятся к поясам лонжеронов. Это крепление осуществляется через обшивку и может быть усилено путем подсечки пояса нервюры (см. рисунок 4.6, а) или при помощи вспомогательных промежуточных деталей (см. рисунок 4.6, б). Такие детали применяются, как правило, при креплении к лонжерону усиленных нервюр.  а – крепление через обшивку; б – крепление при помощи промежуточных деталей рисунок 4.6 – крепление пояса нервюры к поясу лонжерона 4.2 Ферменные нервюрыФерменные нервюры, как и ферменные лонжероны, могут иметь меньшую, чем балочные нервюры, массу в крыльях с большой строительной высотой. Особенно выгодны в весовом отношении усиленные ферменные нервюры, воспринимающие большие сосредоточенные нагрузки (см. рисунок 4.7). Образование фермы и соединение ее стержней производится так же, как и в ферменных лонжеронах. Однако ферменные нервюры из стержней техно логически сложнее балочных нервюр и самым крупным их недостатком является трудность обеспечения большой точности профиля крыла.  рисунок 4.7 – ферменная нервюра 5 ОбшивкаОбшивка образует внешнюю поверхность крыла. От качества поверхности крыла в определенной степени зависят его аэродинамические характеристики. В современном самолетостроении преимущественное распространение получила жесткая металлическая обшивка, как наиболее полно удовлетворяющая требованиям аэродинамики, прочности, жесткости и массы. Металлическая обшивка чаще всего выполняется из листов. Толщина ее 1 колеблется от 0,5 мм в очень мало нагруженных местах у конца крыла до 1 4...6 мм и даже больше в сильно нагруженных местах в корневых сечениях. Наибольшее распространение на современных самолетах получила обшивка из высокопрочных алюминиевых сплавов. На самолетах, летающих 1 на больших сверхзвуковых скоростях (М>2), применяется обшивка из жаропрочных сталей и титановых сплавов, не теряющая своих механических свойств при повышенных температурах в условиях аэродинамического нагрева конструкции. Соединение листов обшивки друг с другом может производиться внахлестку (см. рисунок 5.1, а), внахлестку со снятой кромкой (см. рисунок 5.1, б), внахлестку с подсечкой (см. рисунок 5.1, в) и встык (см. рисунок 5.1, г). Наиболее простым является соединение внахлестку, но оно вызывает наибольшее аэродинамическое сопротивление. Для уменьшения сопротивления применяют 1 стык внахлестку со снятой кромкой и стык внахлестку с подсечкой. Последний стык может производиться только для тонких листов толщиной в 0,5...1 мм. Наилучшим в аэродинамическом отношении и получившим поэтому наибольшее распространение на современных самолетах является соединение встык, хотя здесь и приходится ставить как минимум двухрядный заклепочный шов, тогда как в других схемах можно обойтись и однорядным швом Рядность шва определяется действующими нагрузками. Стыки обшивки осуществляются по элементам каркаса: лонжеронам, стрингерам и нервюрам.  а – внахлестку; б – внахлестку со снятой кромкой; в – внахлестку с подсечкой; г – встык ЗаключениеВ результате проведенной работы мы выяснили, что относится к основным элементам крыла. Разобрали функции лонжеронов, нервюр и стрингеров, их строение и способы крепления между собой. Уделили внимание обшивке крыла самолета и его главным функциям. Узнали из чего делают обшивку на современных самолетах и о том как между собой могут соединятся ее листы. Список использованных источниковАвтор О.В. Артамонов. Введение в специальность. Учебное пособие для студентов I курса Специальность 160201 «Самолето- и вертолетостроение». Автор О.А. Гребеньков. Конструкция самолетов. Автор С.М. Егерь. Основы авиационной техники. Автор В.Н. Зайцев. Конструкция и прочность самолета. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||