Уравновешивание самолета относительно оси z
Определение внешних нагрузок и расчет на прочность
Фюзеляжа . Некоторые замечания о режимах полета самолета.
В эксплуатации самолет подвергается воздействию комбинации внешних нагрузок : аэродинамических , инерционных , внутреннего давления и температуры . Полет может иметь различную длительность .
Какие нагрузки определяют прочность конструкции фюзеляжа ?
Одни нагрузки действуют кратковременно , но имеют большую величину , другие – малы по величине , но действуют продолжительное время .
Изобразим траекторию полета самолета и рассмотрим наиболе характерные ее участки .
I – взлет и набор высоты ,
II - разгон и продолжение
набора высоты ,
III - участок крейсерского
полета ,
IV - снижение скорости и
спуск ,
V - посадка .
|
|
|
Третий участок составляет , как правило , 70 – 80% всего времени полета .
1.Рассмотрим кратковременный режим полета . В таком полете температура нестационарна , переменна и связана с величиной числа Маха , если самолет сверхзвуковой . Максимальными считаются маневренные нагрузки и нагрузки неспокойного воздуха .
2. Длительный полет . Характеризуется стационарностью температур , т.е. конструкция полностью прогрета . Но при этом возможно возникновение явления ползучести , которое следует учитывать при длительном действии температуры . Основное механическое воздействие оказывают восходящие потоки малой интенсивности и частоты ( w £ 3 м/сек ). Эти потоки действуют практически непрерывно . Потоки большой интенсивности w =12-15 м/сек встречаются достаточно редко .
Для реально эксплуатируемых машин участок III характерен тем , что на нем конструкция проходит испытание на выносливость .
Общая нагрузка на фюзеляж на участке III складывается из двух слагаемых :
p = p гор пол + D р( W £ 3)
Второе слагаемое возникает от действия аэродинамических импульсов.Эта величин для тяжелых самолетов пренебрежимо мала .
|
|
|
Замечания по конструктивно – силовым схемам фюзеляжей .
Все фюзеляжи подразделяются на два типа – полумонокок и монокок.
Полумонокок имеет несколько вариантов силовой схемы . Потеря устойчивости обшивки здесь допускается .
Монокок . Основной силовой элемент – обшивка . Потеря устойчивости ею не допускается .
Фюзеляжи бывают как круглого , так и более сложных сечений . В последнее время широкое распространение получили многопалубные самолеты. Фюзеляжи имеют также силовые перегородки по длине , способные воспринимать воздушное избыточное давление в случае разгерметизации одного из отсеков .
При современных скоростях конструкторы возвращаются к ферменным конструкциям . Обшивка крыла и фюзеляжа - плавающая . составленная из панелей , закрепленных только с двух сторон , то есть обшивка воспринимает только местную аэродинамическую нагрузку .
К фюзеляжу крепятся все основные агрегаты самолета : крыло , оперение , шасси и т.д. К нему часто подвешиваются и двигатели . Внутри фюзеляжа находятся пассажиры , экипаж , топливо , грузы и т.д.
Поскольку фюзеляж является базой для всех агрегатов , он воспринимает все нагрузки , приходящие с них . На него действуют также местные аэродинамические нагрузки ( особенно у фонаря и в носовой части ). Если фюзеляж герметичный – он воспринимает также внутреннее избыточное давление .
|
|
|
Проверку фюзеляжа на прочность следует проводить на все расчетные случаи крыла , оперения и шасси . Учитываются как инерционные нагрузки от сосредоточенных грузов , так и от собственного веса конструкции .
Опорами для фюзеляжа в полетных случаях являются лонжероны крыла , в посадочных случаях - стойки шасси .
Для проектирования и расчета на прочность необходимо сначала построить эпюры внешних нагрузок по длине фюзеляжа (Q , M изг , M кр ).
Нужно знать перегрузки . Они определяются для фюзеляжа несколько сложнее , чем для крыла . Учитывается постоупательное и вращательное движение фюзеляжа при маневре .
Обычно производится уравновешивание самолета относительно трех осей x , y , z . Здесь произведем уравновешивание только относительно оси z .
Уравновешивание самолета относительно оси z
( маневр в вертикальной плоскости ).
Поскольку Y ман прикладываетсямгновенно, за счет отклонениярулей, то кроме поступательногоимеем еще и вращательное движение . Считаем , что все нагрузки приложены статически. Инерционный момент направлен в сторону, противоположную моменту от Y ман .
|
|
|
Составляем два уравнения движения :
поступательное Y уравн = m 0 jn = Y кр + Y ур го + Y ман го
вращательное Mmz = Jmz d w / dt = Y ман го L го
где Jmz – массовый момент инерции всего самолета .
Из этих уравнений определяем поступательную и вращатеьную составляющие перегрузки :
n пост = Y ур го / G 0 = jn / g = ( Y кр + Y ур го + Y ман го )/ G 0 ;
Jmz @ 0.026 G 0 / g × L ф 2 ;
j п вр i = e xi ; n вращ = e xi / g ;
где xi - линейная координата ( величина переменная по длине ) ,
e = Y ман L го / Jmz (*)
Окончательно для фюзеляжа получаем
n ф э = n кр ± Y ур го / G 0 ± Y ман го / G 0 ± e xi / g ; (**)
Уравновешенная нагрузка зависит от подъемной силы . Положение центра давления зависит от М и a ; он перемещается по хорде , т.е. меняется и положение точки приложения подъемной силы . Момент при этом может быть и положительным и отрицательным .Y ман го зависит от отклонения вверх или вниз .
Если представить фюзеляж в виде балки , то + - сложение ,- - вычитание.
Полученная формула (**)справедлива для многих расчетных случаев А, А¢, В , D , D¢ и неспокойного воздуха ,т.е. когда n кр = 1.0.
Применяя ее к случаю С , получаем:
n кр = 0 ; n кр = Y ур го / G 0 ± Y ман го / G 0 ± e xi / g ;
n ф р = n ф э f ;
Дата добавления: 2021-07-19; просмотров: 108; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!