Пояса лонжеронов верхней и нижней панелей моноблочного крыла подбираем одинаковыми по формулам и. При этом коэффициент, определяющий долю изгибающего момента, воспринимаемого поясами лонжеронов, выбираем из диапазона к = 0,1…0,2.
5.2. Подбор обшивки и стрингерного набора нижней панели крыла
Для моноблочного крыла вводится в рассмотрение условная величина: толщина приведенной обшивки. Она включает в себя эффективно работающую часть реальной обшивки и дополнительный член от «размазывания» стрингерного набора по обшивке:
где jоб - редукционный коэффициент обшивки;
bстр - шаг стрингеров (см. формулу).
Необходимая толщина приведенной обшивки определяется из выражения [1,2]:
где N - осевая растягивающая сила в панели (см. формулу);
к – коэффициент, значение которого выбрано в пункте 5.1;
sразр - разрушающее напряжение обшивки при растяжении (см. приложения А и В);
По сортаменту (приложение В) подбирается ближайшая большая стандартная толщина
Выделяем из толщины приведенной обшивки толщину подобранной эффективно работающей обшивки и, исходя из формулы, подсчитываем минимальную потребную площадь поперечного сечения стрингера
где jоб - редукционный коэффициент обшивки, работающей на растяжение (см. таблицу 2).
Подбираем по стандарту ближайший по площади профиль, удовлетворяющий условию .
5.3. Подбор обшивки и стрингерного набора верхней панели крыла
В верхней сжатой панели обшивка работает менее эффективно, чем в нижней, растянутой. Поэтому стрингерный набор в верхней панели назначим более мощный, чем в нижней.
Примем шаг стрингеров bстр в верхней панели таким же как и в нижней.
Зададимся в первом приближении критическим напряжением стрингера в пределах следующего диапазона и подсчитаем толщину приведенной обшивки первого приближения по формуле
Выделим на стрингеры половину площади приведенной обшивки (в нижней, растянутой зоне эта доля составляла примерно 35%) и подберем стандартный профиль с учетом того, что при одной и той же площади поперечного сечения профили с малыми значениями отношения ширины свободной полки к ее толщине лучше работают на устойчивость.
Теперь подсчитаем фактическое значение критического напряжения подобранного профиля sкр стр (см. приложение Д) и сравним его с напряжением, которым задались в первом приближении. Если отклонение не превышает ±10%, то подбор стрингера заканчиваем.
В противном случае задаемся новым значением критического напряжения стрингера и расчеты, начиная с формулы, повторяем и так до тех пор, пока не выполнится условие
Закончив подбор стрингера, уточним толщину приведенной обшивки. Опять воспользуемся формулой и подставим в неё критическое напряжение стрингера из последнего приближения
Руководствуясь формулой, определим произведение
В левой части этого выражения находятся две неизвестные величины, причем jоб зависит от толщины обшивки. Правая часть формулы при подобранном стрингере - величина постоянная. Обозначим её через А. Тогда получим исходное уравнение для подбора толщины обшивки методом последовательных приближений
В первом приближении задаемся и подбираем ближайшую большую стандартную толщину по сортаменту. Теперь вычисляем значение редукционного коэффициента
Критическое напряжение обшивки шириной bстр и толщиной подсчитывается по формуле (Д1) приложения Д.
Проверяем условие: и, если оно выполняется, то подбор обшивки заканчиваем. Если условие не выполняется, то толщину обшивки увеличиваем до следующего стандартного значения (см. ряд стандартных толщин обшивки в приложении В) и расчет повторяем. Подбор прекращаем по выполнению условия.
5.4. Проверка нижней панели моноблочного крыла на сжатие
Нижняя панель крыла работает на сжатие в расчетном случае D. Проверку работы панели на устойчивость производим по формуле:
Критические напряжения потери устойчивости поясов лонжеронов и стрингеров определяются по формулам приложения Д.
Подбор толщины стенок лонжеронов в моноблочном крыле осуществляется также как и в лонжеронном (см. пункт 4.6).
ПРИЛОЖЕНИЕ А
Материалы, рекомендуемые для силовых элементов крыла
Таблица А1 - Механические характеристики материалов и область их применения
Материал
sпц, МПа
s0,2, МПа
sв, МПа
Е, МПа
Область применения
Д16АТ
7,2×104
Нижняя и верхняя панели крыла, пояса и стенки лонжеронов, стрингеры
В95
7,2×104
Верхняя панель крыла
30ХГСА
2,1×105
Пояса лонжеронов
ПРИЛОЖЕНИЕ Б
Разрушающие напряжения силовых элементов крыла
Таблица Б1 -Разрушающие напряжения силовых элементов крыла
Наименование силового элемента
Разрушающее
напряжение, МПа
Примечание
СДВИГ
Обшивка
tразр = (0,25...0,33)sв
Нижний предел для тонких обшивок (менее 1 мм), верхний – для обшивок, толщиной более 1,5 мм
Стенка лонжерона
tразр = (0,60...0,65)sв
РАСТЯЖЕНИЕ
Обшивка
sразр = 0,90sв
Учитывается ослабление сечения отверстиями под заклепки и концентрация напряжений
Пояс лонжерона
sразр = (0,80...0,90)sв
Стрингер
sразр = 0,90 sв
СЖАТИЕ
Пояс лонжерона фрезерованный
sразр = sв
Потери устойчивости не происходит
Пояс лонжерона из прессованного профиля
sразр = sкр м
Возможна местная потеря устойчивости
Стрингер
sразр = sкр м или sкр.общ
Разрушающим считается меньшее из двух напряжений: sкр.м или sкр.общ
ПРИЛОЖЕНИЕ В
Рекомендуемый сортамент листов и прессованных профилей для
силовых элементов крыла
Обшивка крыла и стенки лонжеронов проектируются из стандартных листов алюминиевых сплавов (ГОСТ 21631-76Е). Если по расчету обшивка получается очень тонкой, то ее толщина назначается конструктивно, но не менее0,8 мм. Аналогично поступают со стенками лонжеронов. Их толщина должна быть не менее0,5 мм.
Стандартный ряд толщин листов из алюминиевых сплавов, мм:
0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9; 1,0; 1,2; 1,5; 1,6; 1,8; 1,9; 2,0; 2,5; 3,0; и так далее через 0,5 мм до 10,5 мм.
Для стрингеров обычно используются следующие профили (рис. В.1а):