Проектировочный расчет крыла
Основные данные F16
Таблица 1
Размах крыла, м
|
9.45
|
Длина, м
|
15.03
|
Высота, м
|
5.09
|
Площадь крыла, м2
|
27.87
|
Взлетный вес, кг
|
16050
|
Масса топлива, кг
|
2565
|
Масса крыла, кг
|
1000
|
Крейсерская скорость, км/ч
|
1400
|
Потолок практический, м
|
15240
|
Экипаж, чел.
|
2
|
1. Определение поперечной силы и изгибающего момента в расчётном
сечении крыла
1.1 Определение подъёмной силы крыла
Величина подъёмной силы крыла определяется формулой:
, (1)
где
- полётный вес самолёта;
-
эксплуатационная перегрузка;
-
коэффициент безопасности;
; .
(2)
;
.
1.2 Эпюра воздушной нагрузки на крыло
Разбиваем крыло на 10 условных сечений, и измеряем на чертеже (см
приложение) длины полученных хорд bi, в дальнейшем подставляем их в формулы (3), (4), (5). Сами же подсчеты
произведены в программном приложении Microsoft Excel
(таблица 2.).
Распределение воздушной нагрузки на крыло в первом приближении
принимается пропорциональным хордам и вычисляется по формуле:
(3),
где
- величина погонной воздушной нагрузки на крыло;
-
величина хорды сечения;
1.3 Эпюра нагрузки от массы крыла
Величина погонной нагрузки на крыло от его собственного веса определяется
формулой:
(4)
где
- вес крыла.
.
1.4 Эпюра нагрузки от массы топлива
Величина
погонной нагрузки на крыло от веса топлива определяется формулой:
(5)
где
- вес топлива.
.
1.5 Суммарная эпюра погонной нагрузки на крыло
Суммарная
эпюра погонной нагрузки получена сложением эпюр погонной нагрузки на крыло от
воздушной нагрузки, нагрузок от массы крыла и массы топлива.
1.6 Эпюра поперечных сил
Эпюра поперечных сил получена методом графического интегрирования эпюры
суммарной погонной нагрузки на крыло, затем к ней прибавлены местные нагрузки
от расположенных на крыле агрегатов - в данном случае на крыле нет никаких
агрегатов.
1.7 Эпюра изгибающих моментов
Эпюра изгибающих моментов получена методом графического интегрирования
эпюры поперечных сил.
Таблица 1.2
Точка
|
bсах, м
|
tв
|
tкр
|
tтопл
|
t
|
Q, Т
|
М, Т*м
|
1
|
0,03657
|
0,269655
|
0,01889516
|
0,030291
|
0,220468
|
0,759692
|
1,574681
|
2
|
0,0346
|
0,255128
|
0,02866
|
0,208592
|
0,658326
|
1,239674
|
3
|
0,03262
|
0,240529
|
0,01685425
|
0,027019
|
0,196655
|
0,562587
|
0,951234
|
4
|
0,03064
|
0,225929
|
0,01583122
|
0,025379
|
0,184718
|
0,472488
|
0,706697
|
5
|
0,02865
|
0,211255
|
0,01480301
|
0,023731
|
0,172721
|
0,388043
|
0,503397
|
6
|
0,02667
|
0,196655
|
0,01377998
|
0,022091
|
0,160784
|
0,309252
|
0,338661
|
7
|
0,02469
|
0,182056
|
0,01275694
|
0,020451
|
0,148848
|
0,236101
|
0,209821
|
8
|
0,0227
|
0,167382
|
0,01172874
|
0,018803
|
0,136851
|
0,168605
|
0,114209
|
9
|
0,0207
|
0,152635
|
0,01069537
|
0,017146
|
0,124793
|
0,106792
|
0,049147
|
10
|
0,01874
|
0,138182
|
0,00968267
|
0,015523
|
0,112977
|
0,050619
|
0,011959
|
11
|
0,0168
|
0,0086803
|
0,013916
|
0,101281
|
0
|
0
|
1.8 Величины поперечной силы и изгибающего
момента в расчётном сечении крыла
Величины
поперечной силы и изгибающего момента в расчётном сечении крыла - в зоне - сняты с полученных эпюр поперечной силы и
изгибающего момента и составляют:
.
2. Проектировочный расчёт крыла в зоне
.1 Исходные данные
подъемный крыло сечение обшивка
Длина
хорды в заданном сечении: .
Величина
усилий в заданном сечении: ; .
Доля
изгибающего момента, воспринимаемого лонжеронами: æ=50%.
Материал
силовых элементов: Д16Т, , .
Положения
лонжеронов: 1-го ; 2-го .
Редукционные
коэффициенты поясов лонжеронов, стрингеров и обшивок:
при
работе на растяжение: ; ; ;
при
работе на сжатие: ; ; .
Число
стрингеров: , шаг h=0,098м.
2.2 Расчёт основных размеров сечения
;
;
.
2.3 Замена кессонной части крыла
прямоугольным сечением из двух поясов и двух стенок
.
2.4 Замена действия действием пары сил и
.
2.5 Подбор размеров силовых элементов нижнего пояса
.
2.5.1 Определение размеров нижних поясов лонжеронов
;
;
;
2.5.2 Форма и размеры нижних поясов лонжеронов
;
;
;
;
;
;
;
.
2.5.3 Подбор стрингеров
;
;
,
подходит профиль 410018, .
.5.4
Определение толщины обшивки
;
;
,
подходит обшивка толщиной 0,8 мм.
2.6 Подбор размеров силовых элементов верхнего пояса
.
2.6.1 Определение размеров верхних поясов лонжеронов
;
;
.
2.6.2 Форма и размеры верхних поясов лонжеронов
;
;
;
;
;
;
;
.
2.6.3
Подбор стрингеров
;
;
,
подходит профиль 710022, .
2.6.4 Определение толщины обшивки
;
;
,
подходит обшивка толщиной 1 мм.
2.7 Толщины стенок лонжеронов
;
.
3. Расчёт размеров соединительных болтов ОЧК крыла с
центропланом
.1 Расчет болтов для лонжеронов
Продольная
сила в сечении соединения ОЧК с центропланом:
Так
как лонжероны ( верхние) воспринимают половину нагрузки, приходящей на верхний
пояс, а количество болтов - 4 (см приложение), то диаметр болта определим из
условия прочности по нормальным напряжениям.
Предположим,
болты из стали 30ХГСА - допустимое напряжение (запас
прочности учтен в п.1.1), где .
,
откуда
3.2.Расчет болтов для фитинга обшивки
Так
как обшивка воспринимает половину нагрузки, приходящей на верхний пояс, а
количество болтов - 7 (см приложение), шаг 90мм, то диаметр болта определим из
условия прочности по нормальным напряжениям.
,
откуда