Пример описания конструкции.Самолет Ил-28, фронтовой бомбардировщик. Создан в ОКБ им. С.В. Ильюшина в 1948г. Выпускался крупной серией. Экипаж 3 человека. Максимальная дальность – 2260 км. Максимальная скорость – 900 км/ч. Практический потолок – 12300 км. Взлетная масса – 21000кг Длина самолета – 17,65 м. Высота самолета – 6,2 м. Размах крыла – 21,45 м. Площадь крыла – 60,8 м2. Шпангоут установлен в хвостовой части фюзеляжа и служит для крепления переднего лонжерона киля к фюзеляжу. Радиус фюзеляжа R в зоне установки шпангоута около 1 м. Шпангоут имеет переменную строительную высоту. В верхней части шпангоута строительная высота около 0,25R. К боковинам фюзеляжа она плавно увеличивается до 0,4R. К нижней зоне шпангоута строительная высота уменьшается до 0,07R. Конструктивно шпангоут состоит из внешних и внутренних поясов, стенки, ребер жесткости и фитингов. Внешний пояс состоит из 6 деталей уголкового профиля. Все детали выполнены из деформируемого алюминиевого сплава методом горячей штамповки, соединены между собой болтами. Возможная расчетная схема – стержень с переменной площадью поперечного сечения, работающий на растяжение-сжатие. В верхней части площадь поперечного сечения стержня наибольшая и плавно уменьшается к нижней части. Внешний пояс соединен с обшивкой фюзеляжа заклепками. Стрингеры разрезные и стыкуются между собой через внешний пояс шпангоута. Для перестыковки некоторых силовых стрингеров используются фитинги. Внутренний пояс состоит из 3 деталей уголкового профиля. Все детали выполнены из деформируемого алюминиевого сплава методом горячей штамповки, соединены между собой болтами. Возможная расчетная схема – стержень с переменной площадью поперечного сечения, работающий на растяжение-сжатие. В верхней части площадь поперечного сечения стержня наибольшая и плавно уменьшается к нижней части. Стенка выполнена из листовой заготовки постоянной толщины. В верхней и боковых зонах имеются накладки постоянной толщины, соединенные со стенкой с помощью заклепок. Так как к стенке приклепаны ребра жесткости, то стенка не будет терять устойчивость до высокого уровня напряжений. Поэтому возможная расчетная схема для стенки – мембранная пластинка постоянной толщины. В верхней зоне к стенке шпангоута болтами прикреплены два стальных фитинга, через которые передаются усилия от узлов навески переднего лонжерона киля. Достоинствами с точки зрения технологичности шпангоута являются широкое применение технологических процессов на основе штамповки и отсутствие таких дорогостоящих процессов, как химическое травление или фрезерование, использование недорогих и недефицитных материалов, максимальная унификация элементов конструкции, материалов и полуфабрикатов. Недостатком является большое количество деталей и конструктивных разъемов. Анализ задания на проектирование. Далее необходимо выяснить возможные генеральные пути передачи приложенных сосредоточенных сил к оболочке, а также возможные типы конструктивных силовых элементов для исходных данных задания на курсовой проект. Для этого выполняются эскизы, и дается описание возможных вариантов силовых схем шпангоута. В качестве примера рассмотрим задачу, представленную на рис. 4.
Разложим силы P по координатным осям y и z. Силы Pz (рис. 5) являются самоуравновешенными. Оптимальное решение для их передачи очевидно. Необходимо «связать» эти силы по кратчайшему пути стержневым элементом. При этом в стержне возникнут только сжимающие усилия. Если центральная часть шпангоута по компоновочным соображениям не может быть использована для размещения силовых элементов, то передача сил Pz возможна через ферменный или рамный вариант конструкции. Силы Py (рис. 6) создают крутящий момент, который необходимо передать на закрепления. Если предположить, что проектируемый шпангоут обладает абсолютной жесткостью в своей плоскости, то при этом в цилиндрической оболочке возникнет равномерный поток касательных сил.
В случае шпангоута с конечной (реальной) жесткостью на контуре стыка в цилиндрической оболочке возникнут касательные усилия переменной величины с максимумом в зонах приложения сил. Для передачи сил Py возможен ферменный, стеночный или рамный вариант конструкции.
|
