«КОНСТРУКЦИЯ И ПРОЧНОСТЬ ЛА ПОСОБИЕ по выполнению курсового проекта Часть II для студентов IV курса специальности 160901 всех форм обучения Москва – 2009 2 Рецензент д-р техн. наук, профессор Ципенко В.Г. Ефимов В.В. ...»

Основываясь на практике проектирования конструкций ЛА, можно выделить ряд принципов, выполнение которых позволит создать конструкцию минимальной массы.

Принцип № 1: передача сил от одной точки до другой должна происходить по кратчайшему пути.

В обеспечение этого принципа, например, передача нагрузок должна осуществляться преимущественно растяжением-сжатием, а не изгибом. Количество изломов силовых элементов должно быть минимальным.

Принцип № 2: сечения элемента конструкции должны быть равнопрочными.

Правильно спроектированный элемент теоретически должен разрушаться одновременно по всем своим сечениям при достижении действующей нагрузки своего разрушающего значения.

Принцип № 3: материал конструкции должен быть предельно нагружен.

Например, сечение элемента конструкции, работающего на изгиб, должно выполняться с максимальным удалением материала от нейтральной оси. Контур, работающий на кручение, должен иметь как можно большую площадь.

Принцип № 4: необходимо стремиться к тому, чтобы все детали, узлы и агрегаты конструкции были «работающими», т.е. участвовали в восприятии нагрузки и по возможности выполняли несколько функций.

В качестве примеров можно привести кессон крыла, играющий одновременно роль топливного бака, гермокабину, являющуюся одновременно силовым элементом фюзеляжа и т.п.

Принцип № 5: количество стыков элементов конструкции должно быть минимальным.

Чем меньше стыков, тем меньше количество соединительных элементов (заклепок, болтов и т.п.), что тоже экономит массу.

Принцип № 6: не допускать концентрации напряжений.

Сосредоточенные нагрузки необходимо преобразовывать в распределенные. Исключать резкие изменения жесткости силовых элементов.

В обеспечение этих принципов можно воспользоваться следующими конкретными рекомендациями.

В процессе конструктивно-силовой компоновки крыла, фюзеляжа и оперения необходимо выполнить увязку силовых схем, заключающуюся в следующем:

балочные элементы крыла (лонжероны, балки и стенки) должны опираться на усиленные шпангоуты фюзеляжа;

балочные элементы оперения (лонжероны, балки и стенки) должны опираться на усиленные шпангоуты фюзеляжа;

узлы крепления стоек шасси должны опираться на усиленные элементы (усиленные нервюры, усиленные шпангоуты, стенки ниши шасси);

узлы крепления пилонов двигателей должны устанавливаться на усиленные элементы (усиленные нервюры, усиленные шпангоуты, лонжероны, балки).

Для уменьшения нагрузок на конструкцию целесообразно:

размещать сосредоточенные массы в фюзеляже возможно ближе к центру масс для уменьшения инерционных нагрузок;

избегать установки сосредоточенных масс на крыло позади оси жесткости, т.к. это может привести к флаттеру;

использовать стойки шасси минимальной длины;

уменьшать нагрузки на хвостовое оперение путем увеличения его плеча;

стремиться к неразъемной конструкции крыла, проходящей через фюзеляж.

На участках вырезов рекомендуется:

не допускать нарушения усиленных элементов фюзеляжа при создании вырезов под окна и аварийные выходы;

большие вырезы в конструкции удалять от высоконагруженных зон, например, от зоны стыка крыла с фюзеляжем;

вырезы в фюзеляже должны иметь по своему периметру силовые элементы в виде поясов усиленных шпангоутов и усиленных стрингеров (бимсов);

избегать острых углов в вырезах, особенно в герметичном фюзеляже;

проводку системы управления, топливные магистрали и т.п. размещать за пределами силовой части крыла для упрощения их контроля и обслуживания;

стремиться размещать ниши для уборки шасси за пределами кессона крыла;

число разъемных соединений сокращать до минимально необходимого для удовлетворения требованиям эксплуатационной технологичности.

Необходимо стремиться, чтобы силовые элементы выполняли несколько функций. С этой целью:

целесообразно объединять нервюры крепления двигателей, опор шасси и закрылков;

следует стремиться, чтобы элементы, работающие на изгиб, обладали бы жесткостью на кручение;

использовать общий шпангоут фюзеляжа для крепления горизонтального и вертикального оперения;

использовать существующие шпангоуты для разделения топливных отсеков и для крепления элементов оборудования, опор шасси и т.п.

В целях повышения надежности и живучести конструкции рекомендуется:

применять безопасно повреждаемую конструкцию и резервирование основных силовых элементов;

предусматривать защиту людей и жизненно важных элементов конструкции от возможных осколков лопаток турбин при их разрушении.

3. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ

ВЫПОЛНЕНИЯ ГРАФИЧЕСКОЙ ЧАСТИ

КУРСОВОГО ПРОЕКТА

Наиболее целесообразной может быть следующая последовательность выполнения графической части проекта в первом приближении, которая осуществляется на чертеже предварительной компоновки:

1. По данным расчета размеров частей самолета, предварительной центровки и в соответствии с его схемой выполняются три проекции самолета, на которых в первом приближении принимаются (с использованием данных по самолетам-аналогам):

форма носовой и хвостовой частей фюзеляжа;

форма крыла, ГО, ВО;

форма мотогондол.

2. Уточняются размеры пассажирской кабины, объемы багажных помещений и объемы крыла для размещения топлива. Производится компоновка входных дверей и аварийных выходов.

3. Определяется потребное положение шасси. Для этого необходимо отметить угол опрокидывания, угол выноса основных опор, базу и колею шасси. Далее следует определить взаимное положение ВПП и самолета при его стоянке, приземлении на основные опоры и при посадке с креном. Здесь, во-первых, следует обратить внимание на то, чтобы исключить опрокидывание самолета на хвост при посадке на основные опоры из-за недостаточно большого угла выноса основных опор шасси (напомним, что для этого необходимо выполнить условие: 1...2 (рис. 7)). Во-вторых, нужно исключить касание ВПП какой-либо частью самолета при посадке с креном до 6…8. Кроме того, стойки и колеса шасси должны убираться в отведенное для них место в самолете.

Выполнение этого этапа требует, как правило, нескольких графических приближений и приводит к уточнению форм крыла, фюзеляжа и геометрических характеристик шасси.

4. Выполняется центровка самолета.

5. Выполняется компоновка рулей, элеронов, механизации крыла.

6. Размечаются лонжероны, усиленные нервюры крыла, ГО, ВО, прорабатывается силовая схема мотогондол.

7. Размечаются усиленные шпангоуты, усиленные стрингеры, бимсы фюзеляжа.

8. Уточняются силовые схемы узлов стыка одной части самолета с другой.

9. Размечаются нормальные нервюры, нормальные шпангоуты и стрингеры.

10. Осуществляется второе приближение компоновки и центровки самолета с учетом полученной информации после первого приближения.

Предлагаемая последовательность выполнения графической части проекта в первом приближении относится только к началу выполнения чертежей курсового проекта. Для окончательного выполнения проекта этого не достаточно. Последующие проектные действия выполняются автором проекта в зависимости от результатов первого приближения.

Заканчивается выполнение графической части проекта созданием габаритного чертежа и чертежа общего вида самолета, рекомендации по выполнению которых изложены в части I пособия по курсовому проектированию.

ЛИТЕРАТУРА

1. Проектирование самолетов: Учебник для вузов / С.М. Егер, В.Ф.

Мишин, Н.К. Лисейцев и др. Под ред. С.М. Егера. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1983. – 616 с.

2. Арепьев А.Н. Концептуальное проектирование магистральных пассажирских самолетов. Компоновка и летные характеристики. Учебное пособие. – М., 1999. – 88 с.: ил.

3. Арепьев А.Н. Проектирование легких пассажирских самолетов. – М.: Издательство МАИ, 2006. – 640 с.: ил.

4. Проектирование конструкций самолетов: Учебник для студентов вузов, обучающихся по специальности «Самолетостроение» / Е.С. Войт, А.И.

Ендогур, З.А. Мелик-Саркисян, И.М. Алявдин. – М.: Машиностроение, 1987.

– 416 с.: ил.

5. Конструкция и прочность летательных аппаратов гражданской авиации: Учебник для вузов гражданской авиации / М.С. Воскобойник, П.Ф.

Максютинский, К.Д. Миртов и др.; Под общ. ред. К.Д. Миртова, Ж..С. Черненко. – М.: Машиностроение, 1991. – 448 с.: ил.

6. Житомирский Г.И. Конструкция самолетов: Учебник для студентов авиационных специальностей вузов. – М.: Машиностроение, 1995. – 416 с.:

ил.

7. Шульженко М.Н. Конструкция самолетов. – М.: Машиностроение, 1971. – 416 с.

8. Гребеньков О.А. Конструкция самолетов. Учеб. пособие для авиационных вузов. – М.: Машиностроение, 1984. – 240 с., ил.

9. Анцелиович Л.Л. Надежность, безопасность и живучесть самолета:

Учебник для студентов вузов, обучающихся по специальности «Самолетостроение». – М.: Машиностроение, 1985. – 296 с., ил.

10. Воздушный кодекс Российской Федерации. Официальный текст по состоянию на 1 ноября 1998 г. – М.: Издательская группа НОРМАИНФРА•М, 1999. – 80 с.

11. Наставление по производству полетов НППГА – 85. – М.: Воздушный транспорт, 1985. – 254 с.

12. Авиационные правила. Часть 23. Нормы летной годности гражданских легких самолетов, 1993. – 214 с.

13. Авиационные правила. Часть 25. Нормы летной годности самолетов транспортной категории, 1994. – 322 с.