Силовой расчет воздухозаборника

 

В конструкциях современных самолетов можно наблюдать большое разнообразие типов, форм и расположений воздухозаборников. Это связано с тем, что они должны обеспечивать наиболее эффективное использование кинетической энергии набегающего потока и вместе с тем иметь минимальное лобовое сопротивление. Форма внутреннего канала должна обеспечивать возможно малые потери энергии на трение, но одновременно отвечать условиям лучшей компоновки самолета.

В случае отсутствия аэродинамических продувок по воздухозаборникам нагрузки на них можно приближенно определить, исходя из двух режимов полета самолета. Получаемые нагрузки будут несколько завышены по сравнению с действительными и пойдут в запас прочности.

Поскольку профили гондол и капотов подобны профилю крыла и обтекаются воздушным потоком на режимах, соответствующих большим углам атаки крыла, на них возникают значительные аэродинамические нагрузки.

В эксплуатации встречаются различные случаи нагружения гондол. Наибольший интерес представляют два случая, учитывающие полета при максимальных скоростях и маневрах самолета.

 

2.1. Исходные данные для силового расчета

 

Аэродинамические нагрузки на мотогондолу приведены в табл. 1,

(x_y и x_z даны в долях длины мотогондолы. В носке мотогондолы х = 0).

 

Таблица 1

Характеристика расчетных случаев А' и Д' для установок под двигатели

Расчетные	Значения характеристик
случаи	nyэ	a, град	b, град	dзвнутр, град	q, кг/м3	yэмг, кг	xy	zэмг, кг	xz
А'	2,5	10	0	0	2000	1600/ 1100	0,16¸ 0,83	±190	0,16¸ 0,55
Д'	-1,0	-4	0	0	2000	-2210/ -1810	0,16¸ 90,55	±160	0,16¸ 0,55

Нагрузки распределяются по внешней поверхности следующим образом:

– избыточное давление по поверхности определяется по формуле (1.1)

DP^э = pq, (1.1)

где DP^э – избыточное давление на поверхности;

q – скоростной напор;

p – рассчитывается по формуле:

p = p₁+ p_y + p_z. (1.2)

Величина p₁ определяется по графику на рис. 4

Величина p_y для случая Д' дается на прилагаемом графике (рис. 5). Для других режимов величина p_y пересчитывается пропорционально Y_мг.

Значение p_z определяется по формуле:

p_z = p_za + p_zb. (1.3)

Распределение p_za по контуру и длине воздухозаборника дается на графике (рис. 6). При этом p_za определяется по выражению:

p_za = (z(a)_мг/q)K_za. (1.4)

В случаях А' и Д' z(a)_мг = z_мг, в других расчетных случаях следует принимать z(a)_мг = ±180 кг. K_za определяется по графику на рис. 6.

Распределение p_zb по контуру принимается таким же как и для p_za. При этом:

p_zb = ((z_мг – 180)/q)K_zb. (1.5)

где z_мг – берется из таблиц;

K_zb – определяется по графику на рис. 7.

2.2. Распределение расчетных аэродинамических нагрузок по длине воздухозаборника

Нагрузки на внутреннюю поверхность воздухозаборника представлены в таблицах 2 и 3.

 

Таблица 2

Расчетные значения нагрузок в случае А'

х	0°	60°	120°	180°	240°	300°
0	-1105	-545 -804	564 305	+1105	545 804	-564 -305
0,05	-940	-464 -679	476 261	+940	464 679	-476 -261
0,1	-774	-383 -553	391 221	+774	383 553	-391 -221
0,153	-597	-296 -431	302 167	+597	296 431	-302 -167

 

Таблица 3

Расчетные значения нагрузок в случае Д'

х	0°	60°	120°	180°	240°	300°
0	+442	207 -12	-235 -454	-442	-207 12	235 454
0,05	+376	177 -3	-199 -379	-376	-177 3	199 379
0,1	+310	146 2	-164 -308	-310	-146 -2	164 308
0,153	+239	113 -1	-127 -241	-239	-113 1	127 241

2.3. Распределение нагрузок по длине и по сечениям воздухозаборника

2.3.1. Несимметричное распределение нагрузки

Характер несимметричного распределения максимальных нагрузок по длине воздухозаборника в случае А' показан на рис. 8, а по сечению воздухозаборника на рис. 9

Распределение нагрузок по длине воздухозаборника

Рис. 8

Изменение максимальных нагрузок по сечению воздухозаборника

Рис. 9

Расчетные нагрузки в случае А' и Д' определяются по формуле:

p = f·q�·(z/q)· K_za (1.6)

Нагрузки по длине мотогондолы определим, подставляя значения для случая А':

p = 2·2000�·(±190/2000)· K_za = ±380K_za.

В случае Д':

p = 2·2000�·(±160/2000)·K_za = ±320K_za.

Нагрузки по контуру мотогондолы определим, подставляя значения для случая А':

p = ((±190 – 180)/2000)·2·2000·K_zb = (20;-740)K_zb.

В случае Д':

p = ((±160 – 180)/2000)·2·2000·K_zb = (-40;-680)K_zb.

Суммарные нагрузки:

В случае А':

p = ±380 K_za K_zb·(+20;–740).

В случае Д':

p = ±320 K_za K_zb·(-40;–680).

 

2.3.2. Равномерное распределение нагрузки

 

Характер распределения нагрузки p₁ по сечениям воздухозаборника приведен на рис. 10

Характер распределения нагрузки p₁ по сечениям воздухозаборника

Рис. 10

Таблица 4

	Угол	Для всех углов
				Расчетный случай
		А'	Д'
		скоростной напор – q, кг/м2
х	Д'	2000	2000		680	2000
0	1,66	-6640	-6140
0,05	1,02	-4080	-4080
0,1	0,86	-3440	-3440
0,153	0,76	-3040	-3040

 

2.3.3. Распределение p_y по воздухозаборнику

 

Характер распределения нагрузки p_y приведен на рис. 11.

Величина нагрузки p_y по воздухозаборнику:

p_y = (1600/2210)·2·2000 = 2895,93p_y^*.

Распределение p_y по воздухозаборнику

Рис. 11

Значения p_y^* приведены в табл. 5.

Таблица 5

Значение нагрузки p_y^*

Сечение		j
х	py*	0
0	0,435	-1259	-630	630	1260	630	-630
0,05	0,370	-1072	-536	536	1072	536	-536
0,1	0,305	-883 -883	-442 -883	442 883	883 883	442	-442
0,153	0,235	-681	-681	681	681	341	-341
0,1716	0,210	-608	-608	608	608	304	-304

Коэффициент пересчета для случая Д':

Л = -1,3812 и p_y = -4000p_y^*

2.3.4. Распределение нагрузки по воздухозаборнику от силы p_z

Äëÿ ñëó÷àÿ À'

p_z = ±380 K_za ·(+20;-740) K_zb

 

Таблица 5

Распределение нагрузки по длине и по контуру от силы p_z

			j
х	Kza	Kzb	0°	60°	120°	180°	240°	300°
0	0,55	0,395	0	-174 -72	-174 -72	0	174 72	174 72
0,05	0,51	0,325	0	-162 -40	-162 -40	0	162 40	162 40
0,1	-0,42	0,260	0	-134 -28	-134 -28	0	134 28	134 28
0,153	-0,27	0,205	0	-85 -42	-85 -42	0	85 42	85 42

Суммарные аэродинамические нагрузки на воздухозаборник приведены в табл. 6, 7, 8 и 9

Таблица 6

Суммарные аэродинамические нагрузки на воздухозаборник в случае А' и
L = 3,8 м (Р^р, кг/м²)

	j, град
х	0°	60°	120°	180°	240°	300°
0	-7900	-7444 -7342	-6184 -6082	-5380	-5836 -5938	-7096 -7198
0,05	-5752	-4778 -4656	-3706 -3584	-3008	-3382 -3504	-4454 -4576
0,1	-4323	-4016 -4457 -3910 -4351	-3132 -2691 -3026 -2585	-2557	-2864 -2970	-3748 -3854
0,153	-3721	-3806 -3763	-2444 -2401	-2353	-2614 -2657	-3296 -3339
0,1716	-3528	-3581 -3591	-2315 -2375	-2312	-2563 -2553	-3171 -3161

 

Таблица 7

Суммарные аэродинамические нагрузки на воздухозаборник в случае Д' (р = ±3200, и K_za·(-40;-680) K_zb

			j
х	Kza	Kzb	0°	60°	120°	180°	240°	300°

Продолжение табл. 7

0	-0,55	0,395	-6640* 0	-166 -80,2	-166 -80,2	0	166 80,2	166 80,2
0,05	-0,51	0,325	-4080* 0	-152,5 -50	-152,5 -50	0	153 50	153 50
0,1	-0,42	0,260	-3440* 0	-1254 -36,7	-1254 -36,7	0	125,4 36,7	125,4 36,7
0,153	-0,27	0,205	-2920* 0	-82 -46	-82 -46	0	82 46	82 46
0,1716	-0,17	0,185	-2560* 0	-54 -62	-54 -62		54 62	54 62

*) Указаны значения равномерного распределения р₁ по сечениям и по длине воздухозаборника

 

Таблица 8

Суммарные аэродинамические нагрузки на воздухозаборник в случае Д'
(К = -1,3812, p_y = -4000·p_y* (кг/м²)

	j
х	0°	60°	120°	180°	240°	300°
0	1740	870	-870	-1740	-870	870
0,05	1486	740	-740	-1486	-740	740
0,1	1220	610 1220	-610 -1220	-1220	-610	610
0,153	941	941	-941	-941	-471	471
0,1716	840	840	-840	-840	-420	420

Таблица 9

Суммарные расчетные аэродинамические нагрузки на воздухозаборник в случае Д'

	j
х	0°	60°	120°	180°	240°	300°
0	-4900	-5936 -5850	-7676 -7590	-8380	-7344 -7430	-5604 -5690
0,05	-2600	-3493 -3390	-4973 -4870	-5560	-4667 -4770	-3187 -3290
0,1	-2220	-2955 -2345 -2867 -2257	-4175 -4785 -4087 -4697	-4660	-3925 -4013	-2705 -2793
0,153	-2100	-2181 -2145	-4063 -4027	-3980	-3429 -3465	-2487 -2523
0,1716	-2080	-2134 -2142	-3814 -3822	-3760	-3286 -3278	-2446 -2438

 

2.4. Распределение аэродинамических нагрузок на внутренней поверхности воздухозаборника

 

Нагрузки в канале от p_y в случае А':

q = 2000 кг/м², D_вх = 1,6 м, f = 2,0, a = -10°;

S_вх = pr² = 2,01 м², a' = 0,1745;

Y = S_вх·q·a = 2,01·2·2000·0,1745 = 1403 кг.

Нагрузки в канале от p_y в случае Д':

q = 2000 кг/м², D_вх = 1,6 м, f = 2,0, a = -4°;

S_вх = pr² = 2,01 м², a' = 0,0698;

Y = S_вх·q·a = -2,01·2·2000·0,0698 = -561 кг.

В случае А':

p_z = (20;-740)К_zb;

p_y = (1403/2210)·2·2000·p_y* = 2539,3p_y* (кг/м²)

В случае Д':

p_z = (-40;-680)К_zb;

p_y = (-561/2210)·2·2000·p_y* = -1015p_y* (кг/м²)

 

Таблица 10

Значения нагрузок в случае А' и Д' при j = 0°

		Расчетный случай
		А'	Д'
х	Кzb	pz = (20;-740), кг/м2	pz = (-40;-680), кг/м2
0	0,395	8 -292	-16 -269
0,05	0,325	7 -241	-13 -221
0,1	0,260	5 -192	-10 -177
0,153	0,260	4 -152	-8 -140

 

Таблица 11

Значения нагрузок в случае А’ и Д’ при j = 90°

		Расчетный случай
		А’	Д’
х	py*	py = 2539,2 кг/м2	py = -1015, кг/м2
0	-0,435	1105	-442
0,05	-0,370	940	-376
0,1	-0,307	774	-310
0,153	-0,235	594	-239

Таблица 12

Нагрузки на внутреннюю поверхность воздухозаборника в случае А’

	åp = pycosj + pzsinj
	j
x	0°	60°	120°	180°	240°	300°
0	-1105	-552	557	1105	557	-552
		7 -252	7 -252	0	-7 252	-7 252
å	-1105	-545 -804	564 305	1105	545 804	-564 -305
0,05	-940	-470	470	940	470	-470
		6 -209	6 -209	0	-6 209	-6 209
å	-940	-464 -679	476 261	940	464 678	-476 -261
0,1	-774	-387	387	774	387	-387
		6 -166	4 -166	0	-4 166	-4 166
å	-774	-383 -553	391 221	774	383 553	-391 -221
0,153	-597	-299	299	597	299	-299
		3 -132	3 -132	0	-3 132	-3 122
å	-597	-296 -431	302 167	597	296 431	-302 -167

Таблица 13

Нагрузки на внутреннюю поверхность воздухозаборника в случае Д’

		åp = pycosj + pzsinj
		j
		0°	60°	120°	180°	240°	300°
х	pycosj	442	221	-221	-442	-221	221
0	pzsinj		-14 -233	-14 -233		14 233	14 233
	å	442	207 -12	-235 -454	-442	-207 -12	235 454
	pycosj	376	188	-188	-376	-188	188

Продолжение табл. 13

0,05	pzsinj		-11 -191	-11 -191	0	11 191	11 191
	å	376	177 -3	-199 -379	-376	-177 3	199 379
	pycosj	310	155	-155	-310	-155	155
0,1	pzsinj		-9 -153	-9 -153		9 153	9 153
	å	310	146 2	-164 -308	-310	-146 -2	164 308
	pycosj	239	120	-120	-239	-120	120
0,153	pzsinj		-7 -121	-7 -121		7 121	7 121
	å	239	113 -1	-127 -241	-239	-113 1	127 241

 

2.5. Определение равнодействующих нагрузок по сечениям воздухозаборника от внешних и внутренних аэродинамических нагрузок

 

Суммарное распределение нагрузки в поперечном сечении воздухозаборника

Рис. 16

Расчет нагрузок от внешних аэродинамических сил (для нижних значений p_z производится по формулам:

, (1.7)

. (1.8)

Принимаем значение pr = 2,826 м;

Рассчитанные значения нагрузок по формулам (1.7) и (1.8) представлены в табл. 14, 15

 

Таблица 14

Суммарные значения нагрузок в случае А'

х	pycosj	pzsinj	qy	qz	qS, кг/м	a, град
0	-1260cosj	-83sinj	-3561	-235	-3569	3,8
0,05	-1072cosj	-47sinj	-3029	-133	-3032	2,5
0,1	-883cosj	-33sinj	-2495 -2838	-93	-2497 -2840	2,13 1,88
0,153	-681cosj	-49sinj	-1925 -2138	-138	-2143	3,7

x = 0,1; -1589,4 – 2495·0,5 = -2838 кг/м;

х = 0,153; -1226 – 1925·0,5 = -2139 кг/м.

Таблица 15

Суммарные значения нагрузок в случае Д'

х	pycosj	pzsinj	qy	qz	qS, кг/м	a, град
0	1740cosj	-93sinj	4917	-263	4924	3,06
0,05	1481cosj	-58sinj	4185	-164	4188	2,25
0,1	1220cosj	-42sinj	3448 3893	-119	3450 3895	1,98 1,75
0,153	941cosj	-53sinj	2659 3024	-150	3028	2,84

x = 0,1; 0,5·3448 + 2169 = 3893 кг/м;

х = 0,153; 0,5·2659 + 1694 = 3024 кг/м.

 

2.6. Нагрузки на болты крепления воздухозаборника к проставке

 

Воздухозаборник, соединенный болтами со средней частью гондолы двигателя, работает на изгиб по схеме консольной балки.

2.6.1. Определение нагрузок на болты крепления в случае А'

Для определения нагрузок на болты крепления воздухозаборника к проставке примем:

– число болтов n = 12;

– D_{окр. болтов} = 1440 мм;

Распределение суммарной погонной нагрузки в точках Д, С, В, А определяем как:

q_Д = 3835 + 3777 = 7607 кг/м;

q_С = 3157 + 3046 = 6203 кг/м;

q_В = 2526 + 2425 = 4951 кг/м;

q_А = 2000 + 1977 = 3977 кг/м.

Распределение суммарной погонной нагрузки по длине представлено на рис. 17

Распределение суммарной погонной нагрузки по длине воздухозаборника

Рис. 17

Величина суммарной приведенной нагрузки R в центре давления определяется как:

R = ((7607 + 6703)/2 + (6203 + 4956)/2)·0,19 + ((4956 + 3977)/2)·0,202 =
= 3274 (кг).

Для определения координаты центра давления определим суммарный изгибающий момент М_А:

М_А = 6203·0,19·0,487 + 4956·0,19·0,297 + 3977·0,202·0,101 + 1404·0,19·0,5·0,518 + 1247·0,19·0.5·0,329 + 979·0,202·0,5·0,135 = 1056 кг·м.

Координата центра давления х_ц.д.= 1056/3274 = 0,3225 м.

Расчетные нагрузки на болты определяем по формулам [6]:

Р_max = 4M/nD_окр.б. , (1.9)

Р_max = (4·0,3235·3274)/(12·1,44) = 245 кг.

Срезающая нагрузка буртика (зуба) проставки:

Р_ср^р = 3274 кг.

Вес воздухозаборника G_в-ка = 93 кг, х_ц.т. = 350 мм вперед от плоскости крепления к проставке.

Нагрузки на болты крепления воздухозаборника от инерционных нагрузок представлены на рис. 18.

Рис. 18

Задаемся коэффициентом перегрузки n = 1,5, тогда

Р_инрц = G_в-ка·n = 93·1,5 = 140 (кг).

М = 0,35·140 = 49 (кг·м).

Р_б = (4·43)/(12·1,44) = 11,34 (кг).

Суммарный М_изг = = 1059,271 (кг·м).

Максимальная растягивающая нагрузка на болт Р_болт = 245,2 кг.

Схема расположения крепежных болтов по контуру и суммарные действующие нагрузки приведены на рис. 19

Схема расположения крепежных болтов по контуру и суммарные действующие нагрузки

Рис. 19

2.6.2. Определение нагрузок на болты крепления в случае Д'

 

Расчетные нагрузки на воздухозаборник по сечениям и по длине, точки приложения равнодействующих, рассчитанные значения моментов и перерезывающих сил приведены на рис. 20.

Максимальное растягивающее усилие на болт:

Р_max^р = 4М/4d = (4·0,392·2400)/(12·1,440) = 218 кг.

Срезающая нагрузка воспринимается буртиком проставки – Р_ср^р = 2400 кг.

 

2.7. Проверка прочности воздухозаборника самолета

 

2.7.1. Исходные данные для расчета

 

Внутренняя обшивка: D = 1,8 мм, материал: сплав Д19, перфорация – диаметром 2 мм.

Расчетные нагрузки на воздухозаборник в случае Д'

Рис. 20

Заполнитель: ТССП-Ф-10П (ТУ-596-258-87), удельный весь заполнителя – g = 35±5 кг/м³; s_сж = 15 кг/см². Параметры заполнителя и перфорированной обшивки приведены на рис. 21.

Параметры заполнителя и перфорированной обшивки

Рис. 21

Внешняя обшивка: D = 1,2 мм, материал: сплав Д19.

Обечайка изготовлена из Д16Т, D = 1,8 мм, травленная с D = 1,8 мм до D = 1,2 мм. Максимальный размер клетки 101 на 120 мм. Характерные размеры и сечения представлены на рис. 22

Типовое сечение обечайки

Рис. 22

 

2.7.2. Расчет сечения в районе проставки в расчетном случае А'

 

Размеры рассчитываемого сечения приведены на рис. 23

Рис. 23

Находим момент инерции сечения:

I = å(0,4D³d) = 0,4·142,5³·0,12 + 0,4·192³·0,12 + 0,4·138,5³·d_пр = 638037,84 см⁴.

Приведенная толщина внутренней общивки:

d_{пр. внутр. обш.} = [((p·138,5)/12,0208)·0,2·0,18 – p·138,5·0,18]/(p·138,5).

Нормальные напряжения от изгиба воздухозаборника:

s = (М·d)/J·2 = (3948·192·38,2)/(638037,84·2) = 22,69 (кг/см²),

Избыток прочности

h = 2750/22,69 – 1 >> 1.

М = Р· l; Р = 3948 кг; l = 38,2 см.

q = 22,69·0,12 = 2,72 кг/см

Проверяем ячейку травления на устойчивость от q = 2,72 кг/см. Схема нагружения ячейки приведена на рис. 24. Принимаем, что длинные края ячейки обшивки оперты

Схема нагружения ячейки обшивки

Рис. 24

Величина a/b = 101/120 = 0,841; К = 3,6.

s_кр = 2750 кг/см²,

h = 2750/355 – 1 = 6,746,

h >> 1

 

2.7.3. Проверка прочности внутреннего канала на осевое сжатие

 

Проверку прочности внутреннего канала на осевое сжатие проведем по методике изложенной в [6]:

Т_{действ.} = [P·l·(d + d₁)(d_в + d_н)p(d + d₁)]/2J = [3948·38,2²(138,5 + 142,5)²(0,12 + + 0,15)·3,14]/(638037,94·4) = 3958 (кг)

Действующая сжимающая нагрузка от q^p равна 2000·1,5 = 3000 (кг/м²).

Т = (p/4)(192² – 138²)·0,3 = 4198,74 (кг).

Суммарная нагрузка: åТ = 8157 кг.

Заполнитель маложесткий. Расчетные формулы для трехслойных панелей (6):

s_зап < 1,21qE_пр,

L_i = E₁H/E₁B = 1,

a = ÖC + 1/[2,6(1 + 50)],

b = 1,21qE_пр/G_зап

С₁ = D_1рас/D₁

D₁ = 4(z₀ – h – d_н)³ + 4(H – z₀)³ + 4 l _i[z₀³ – (z₀ – d_н)³],

z₀ = [d_в² + 2d_в(d_н + h) + l _id_н²]/[2(d_в + l _id_н)].

Расчет по приведенным выше формулам дает:

z₀ = [0,15² + 2·0,15(0,12 + 2,8) + 1·0,12²]/[2(0,15 + 1·0,12] = 1,246,

D₁ = 4(1,246 – 2,8 – 0,12)³ + 4(2,27 – 1,246)³ + 4·1(1,246³ – (1,246 – 1,12³) = = 3,652,

B₂ = 0,15 + 0,12 = 0,27 (мм).

Е_пр = 6,8·10⁵ кг/см². Принимаем для маложесткого заполнителя К = 0,2.

D_1рас = d_в³ + l _id_н³ = 0,15³ + 0,12³ = 0,00513.

C₁ = 0,005103/3,652 = 0,001397.

q = [2,0(1 – 0,001397)·Ö0,27·3,652]/[70,25(2,0 + 2,27)²] = 0,001548.

Приведенный модуль сдвига:

G_зап = G_xz = 1,5·(d_c/t)·G_м ,

G_зап = G_yz = (d_c/t)·G_м ,

Модуль сдвига заполнителя: G_м = Е_м/[2(1 + n)],

G_м = 6000/[2(1 + 0,25)] = 2400 (кг/см²).

G_зап = G_xz = 1,5·(0,025/1,732)·2400 = 52 (кг/см²),

G_зап = G_yz = (0,025/1,732)·2400 = 35 (ì/ñì²),

G_зап = Ö52·35 = 42,7 (кг/см²)

42,7 < 1,21·0,001548·6,8·105;

42,7 < 1273,7

т.е. заполнитель маложесткий.

b = 1273,7/42,7 = 29,83

a = Ö0,001397 + [1/2·29,83·(1 + 5 – 0,001397)] = 0,054025

Критическая осевая сила Т_кр:

Т_кр = 2·p·К·Е_прÖВ_zD₁ ·a = 2·p·0,2·6,8·10⁵Ö0,27·3,652 ·0,054025 = 45842 кг.

Избыток прочности

h = 45842/8157 – 1 = 4,62.

Расчет напряжений во внутренних и наружных слоях трехслойной панели проведем в соответствии с [6]. Схема нагружения представлена на рис. 25.

Схема нагружения трехслойной панели

Рис. 25

q_в = q(1/(1 + d));

q_н = q(q/(1 + d));

d = l ·(d_н/d_в),

l = E_1н/Е_1в = 6,8·10⁵/6,8·10⁵ = 1,

q = 8157/(p·140,5) = 18,48 (кг/см²),

d = 1·(1,2/1,5) = 0,8,

q_в = 18,48(1/(1 + 0,8)) = 10,27 (кг/см)

[s₀₂] = 27,5 (кг/мм²).

q_н = 18,48(0,8/1,8) = 8,21 (кг/см),

s_вн = 1027/0,15 = 68,5 (кг/см²),

s_н = 8,21/0,12 = 68,42 (кг/см²).

Избыток прочности:

h = 27,5/0,685 - 1 = >> 39,14.

 

2.7.4. Проверка прочности внутреннего канала на внешнее давление

 

Расчетные нагрузки:

1. Установившийся режим Н = 0; М = 0;

Разрежение на входе в заборник распространяется на всю длину канала:

Dp^D = -0,645 кг/см²; d_{ст.соты} = 0,04;

s_м = 2400 кг/см²; s_xz = 83 кг/см²;

G_yz = 55,42 кг/см²;

G_зап = Ö35,4·83 = 67,8 кг/см².

Определяем Р_кр для несимметричной трехслойной оболочки с мягким средним слоем (рис. 26)

Рис. 26

l _i = 1 = E_н/Е_в; К = 0,8.

Заполнитель маложесткий:

g = h·B₁/ l ·R^0,5,

a = 5g·E_пр/G_зап,

с₁ = D_2рас/D₂,

D_2рас = d_в³ + l _id_н³ = 0,15³ + 0,12³ = 0,00513 (см³).

D₂ = 4(z₀ – h – d_н)³ + 4(H – z₁)³ + 4 l _i[z₀³ – (z₀ – d_н)³],

z₀ = [d_в² + 2d_в(d_н + h) + l _id_н²]/[2(d_в + l _id_н)].

z₀ = [0,15² + 2·0,15(0,12 + 2,8) + 0,12²]/[2(0,15 + 0,12] = 1,2461.

D₂ = 4(1,246 – 2,8 – 0,12)³ + 4(2,27 – 1,246)³ + 4·1(1,246³ – (1,246 – 1,12³) = = 3,6515,

с₁ = 0,005103/3,6515 = 0,0013975.

= 6,627·10^-4.

G_зап = 67,8 кг/см².

а = 5·6,627·10^-4·6,8·10⁵/67,8 = 33,22.

Заполнитель маложесткий:

G_зап <<5g·E_пр .

67,8 << 5·6,627·10^-4·6,8·10⁵,

67,8 << 2233,18

lga = lg33,22 = 1,52

по графику при l ₁ = 0,0013975 определяем a = 0,027.

Р_кр = кг/см².

h = 0,864/0,645 – 1» 0,34

Усилия действующие во внутренних и внешних слоях:

Е_z = 6000 кг/см²,

0,005358,

20,5 (кг/см),

S_в = 0,645·69,25/1,805358 = 24,741 (кг/см).

s_н = 20,5/0,12 = 170,8 (кг/см²),

Избыток прочности:

h = 2750/170,8 - 1 = 15,1.

s_в = 24,74/0,15 = 165 (кг/см²).

Избыток прочности:

h = 2750/165 - 1 = 15,7.

Давление передаваемое на заполнитель:

Р_зап = Р/(1 + d + x) = 0,357 (кг/см²).

Проверяем систему ячейки заполнителя на усточивость. Схема нагружения приведена на рис. 27.

Схема нагружения грани ячейки заполнителя и ее параметры

Рис. 27

Р = 0,357 кг/см.

а/b = 20/10 = 2,0, K = 3,6/

= 34,56 кг/см²,

f = 0,866·1 = 0,866 см².

s_см = (0,357·0,866)/(1·0,04) = 8,12 (кг/см²),

h = 34,56/8,11 – 1 = 3,26

Проверяем стенку ячейки на устойчивость от номинального давления в канале при М = 0,52 (Н = 0, Dp^D = 1,009 кг/см²).

Давление передаваемое на заполнитель:

Р_зап = Р/(1 + d + x) = 1,009/1,80536 = 0,559 (кг/см²).

s_см = (0,559·0,866)/(1·0,04) = 12,1 (кг/см²),

h = 34,56/12,1 – 1 = 1,856.

Определяем допустимый диаметр пятна непроклея по наружной обшивке.

Рассмотрим работу квадратной пластинки на устойчивость (кромки оперты).

a/b = 1, K = 3,6.

= 14,366 см.

F_непр = 162,1 см².

Принимаем коэффициент запаса по радиусу f = 2,5, тогда
a_непр = 5,746 см.

F_непр = 25,93 см².

2.8. Автоматизация расчета аэродинамических нагрузок воздухозаборника

 

Для автоматизации трудоемкого расчета нагрузок воздухозаборника разработан алгоритм и программа их расчета реализованная на ПЭВМ IBM-PC/АТ. Программа позволяет производить расчет давлений по длине и сечениям воздухозаборника для расчетных случаев А' и Д'.

Программа написана на языке ФОРТРАН. Исходными данными при вводе являются:

– начальное значение угла j₁;

– конечное значение угла j₁;

– начальные значения координаты х_нач (координаты точек по длине гондолы);

– конечное значение координаты х_кон (координаты точек по длине гондолы);

– значение угла b;

– значение угла a;

– значение скоростного напора – q;

– величины составляющих аэродинамических сил по осям координат в центре давления.

В Приложении приведен листинг программы и результаты расчета нагрузок в случаях А' и Д' на мотоустановку Д-436Т.

 

⇐ Предыдущая123Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: