Конструкция летательного аппарата Бе200

Цель работы:

Данные практические работы по дисциплине «Конструкция самолетов» способствуют углубленному изучению конструкции конкретного образца (проектируемого) самолета, расширяют представление о работе силовых элементов конструкции, о величинах силовых факторов и потребных для их восприятия площадях поперечных сечений силовых элементов конструкции самолета. Это ряд взаимосвязанных работ от выбора материала и до расчета конкретного изделия.

Задачи практических работ:

определение фактических значений некоторых характеристик, размеров и параметров заданного прототипа, являющихся исходными данными для дальнейших расчетов;

определение численных значений силовых факторов в расчетном сечении крыла самолета;

выбор материала, удовлетворяющего требованиям минимальной массы конструкции при различных видах деформаций;

расчет площадей поперечных сечений и выбор формы некоторых элементов конструкции;

расчет болтового соединения (проушин).

Объект разработки:

Объектом разработки служит модель крыла проектируемого самолета. Распределенные нагрузки по площади крыла заменены равнодействующими сил. Упрощенные формулы их расчета приводятся. Исходные данные для расчета берутсяиз открытых источников информации.

1. Исходные данные:

Самолет-прототип Бе-200.

Наименование величины.	Обозначение.	Значение.
Расчетная масса, кг.	m0
Взлетный вес, Н.	G0
Максимальная нормальная перегрузка, ед.	ny	3,5.
Максимальное число М.	Mmax	0,7.
Площадь крыла, м2	Sкр	117,44.
Размах крыла, м.	l.	32,78.
Удлинение крыла.	л.	9.2.
Сужение крыла.	з.	1,8.
Корневая хорда, м.	bкорн	4,48.
Концевая хорда, м.	bконц	2,53.
Средняя геометрическая хорда, м.	bг	3.56.
Относительная толщина профиля, %.	0,12.
Расстояние между поясами лонжерона в сечении, м.	H.	0,242.
Площадь замкнутого контура профиля, м2	щ.	0,35.
Ширина кессона.	B.	1,34.
Количество лонжеронов в сечении.	m.

2. Определение силовых факторов

Поперечная сила.

Изгибающий момент.

Крутящий момент.

Определим наиболее предпочтительный материал из условия максимальной удельной прочности для данного вида нагружения Таблица 1.

Материал.	ув, МПа.	Е, МПа.	г, кг/м3	kт=kт1
30ХГСА.				0,9.
ВТ20Л.				0,79.
МА8.				0,84.

а) 30ХГСА Растяжение.

Сдвиг Продольный изгиб.

б) ВТ20Л Растяжение.

Сдвиг Продольный изгиб.

в) МА8.

Растяжение.

Сдвиг Продольный изгиб.

Таблица 2.

30ХГСА.	ВТ20Л.	МА8.
Растяжение.
Сдвиг.
Продольный изгиб.
фв	Па.	Па.	Па.

4. Расчет площадей сечения

крыло летательный силовой деформация болтовой а) Растяжение ВТ20Л На растяжение хорошо работают сечения любой формы, но выбирают наиболее простые формы, например, квадрат, круг и т. д.

б) Сдвиг ВТ20Л На сдвиг хорошо работают стенки лонжеронов, продольные стенки, стенки нервюр и шпангоутов. Это конструкция плоского сечения, установленная параллельно действующей силе.

в) Изгиб 30ХГСА Хорошо работают на изгиб швеллера и двутавры. Рассматривается лонжерон двутаврового сечения, как наиболее характерного, в поясах которого от изгибающего момента М действует осевая сила N Перпендикулярная плоскости сечения.

Относительная толщина профиля.

Размер сторон пояса.

г) Кручение 30ХГСА Рассматривается замкнутый контур, образованный верхней и нижней обшивкой и крайними продольными стенками общей площадью щ.

д) Продольный изгиб 30ХГСА Возникает при сжатии длинных пластин или стержней осевыми силами. На самолете это работающие обшивки деталей планера (крыла, оперения, фюзеляжа), подкрепленные стрингерами. Для этого вида деформации рассматриваются несколько стрингеров различной формы, но близкие по площади сечения. Рассчитываются критические напряжения потери общей и местной устойчивости стрингеров. Сравниваются их площади сечений F и выбирается та форма профиля, которая требует меньшей площади (имеет меньше массу).

Рассматриваются три профиля: Уголок равнобокий № 4, профиль 105 № 15, и профиль 106 № 1.

А. Общая потеря устойчивости Уголок равнобокий № 1.

Профиль 105 № 15.

Профиль 106 № 1.

Выбор: уголок равнобокий № 1, т.к. сечение имеет меньшую площадь.

Б. Местная потеря устойчивости Уголок равнобокий № 1.

Профиль 105 № 15.

Профиль 106 № 1.

Выбор: профиль 106 № 1, т.к. сечение имеет меньшую площадь.

• 5. Расчет соединения
• а) Диаметр болта

б) Определяется толщина проушины а, из условия ее работы на смятие (для выбранного материала лучше работающего на смятиерастяжениеВТ20Л).

в) Определяется ширина проушины b, из условия ее работы на растяжение — отрыв проушины (для материала выбранного в п.2).

г) Определяется размер элемента проушины у.

д) Уточняется коэффициент концентрации напряжений k.

Выводы по работе указаны в таблице 3.

Таблица 3.

Рассчитанные параметры элементов конструкции:
Элемент.	Площадь, мм2	Материал.
Тяги.		ВТ20Л.
Стенки лонжерона.		30ХГСА.
Пояса лонжерона.		30ХГСА.
Толщина обшивки, мм.	30ХГСА.