назначение фюзеляжа требования внешние формы и параметры

Назначение фюзеляжа и требования к нему

Лекция 9

Фюзеляж самолета предназначендля размещения экипажа, оборудова­ния и целевой нагрузки. В фюзеляже может размещаться топливо, шасси, двигатели. Яв­ляясь строительной основой конструкции самолета, он объединяет в силовом отношении в одно целое все его части.

Относительная (по отношению к массе самолета) масса фюзеляжа image002= 0,08. 0,15.image004

Основным требованием к фюзеляжуявляется выполнение им своего функцио­нального назначения в соответствии с назначением самолета и условиями его использо­вания при наименьшей массе конструкции фюзеляжа. Выполнение этого требования до­стигается:

выбором таких внешних форм и значений параметров фюзеляжа, при которых получа­ются его минимальное лобовое сопротивление и наибольшие полезные объемы при опре­делившихся габаритах;

использованием несущих фюзеляжей, создающих значительную (до 40 %) подъемную силу в интегральных схемах самолета. Это позволяет уменьшить площадь крыла и снизить его массу;

рациональным использованием полезных объемов за счет повышения плотности ком­поновки, а также за счет более компактного размещения грузов вблизи ЦМ. Последнее способствует уменьшению массовых моментов инерции и улучшению характеристик ма­невренности, а сужение диапазона изменения центровок при различных вариантах за­грузки, выгорании топлива, расходе боеприпасов обеспечивает большую стабильность ха­рактеристик устойчивости и управляемости самолета;

согласованием силовой схемы фюзеляжа с силовыми схемами присоединенных к нему агрегатов. При этом необходимо обеспечить: надежное крепление, передачу и уравнове­шивание нагрузок от силовых элементов крыла, оперения, шасси, силовой установки на силовых элементах фюзеляжа; восприятие массовых сил от целевой нагрузки, оборудо­вания и от конструкции фюзеляжа, а также от аэродинамической нагрузки, действующей на фюзеляж, и нагрузки от избыточного давления в гермокабине.

Должно быть обеспечено удобство подходов к различным агрегатам, размещенным в фюзеляже, для их осмотра и ремонта; удобства входа и выхода экипажа и пассажиров, выбро­са десантников и вооружения, удобство погрузки, швартовки и выгрузки предназначенных для перевозки грузов. Пассажирам и экипажу должны быть представлены необходимые жизнен­ные условия и определенный уровень комфорта при полете на большой высоте и возможность быстрого и безопасного аварийного покидания самолета, экипажу — хороший обзор.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник

Фюзеляж: назначение, требования, конструкция основных элементов, компоновка.

Основные геометрические параметры фюзеляжа:

Формы поперечного сечения фюзеляжа:

image001

image002
Образованного пересечением двух окружностей Рис.3.1. Формы поперечного сечения фюзеляжа.
image003

С точки зрения а/д, для обеспечения прочности при минимальной массе наиболее выгодным является фюзеляж круглого сечения.

Нагрузки действующие на фюзеляж:

— Мизг и Мкр от крыла и хвостового оперения;

— от масс грузов и агрегатов, расположенных внутри фюзеляжа;

— силы от шасси при посадке;

— перепад давления между гермокабиной (ГК) и атмосферой.

Для восприятия нагрузок фюзеляж состоит из силовых элементов:

оперение, двигатели или ограничивающие ГК;

Шп придают заданную форму поперечного сечения, обеспечивают поперечную жёсткость, воспринимают местные нагрузки.

Опираются на Шп. Являются опорой обшивки и прикрепляются к шп и обшивке.

На современных самолётах применяются фюзеляжи балочной конструкции. У них работающая металлическая обшивка, подкреплённая продольным и поперечным набором.

Обшивка состоит из панелей и листов различной толщины от 1,5 мм до 8 мм в местах вырезов в фюзеляже (двери, окна, люки).

Технологически фюзеляж разделён на части:

Между собой эти части соединены стыковочными шпангоутами.

Герметизация обеспечивается с помощью уплотнительных лент (У20А), закладываемых между листами обшивки и деталями каркаса, а затем изнутри кистью промазывается герметиком У30-МЭС-5К.

Входные двери, люки, окна герметизируются резиновыми профилями.

Герметизируются выводы тяг, тросов управления, электропроводки, трубопроводов различных систем.

Для теплозвукоизоляции кабин применяются пористые и волокнистые материалы с малой теплопроводностью (минеральная вата, стекловата, пеностекло).

Теплоизоляционные покрытия служат и звукоизоляцией.

Между обшивкой и облицовкой кабин воздушная прослойка.

Нагрузки действующие на фюзеляж. Массовые. image004хв о Рис.3.2. Массовые силы действующие на фюзеляж.

qф – распределенная массовая нагрузка от кострукции фюзеляжа

Рэк – нагрузка от членов экипажа Данные нагрузки

Рш – нагрузка от шасси подъемной силой

Рдв – нагрузка от двигателей крыла

Рхв.о – нагрузка от хвостового оперения

Силы давления внутри фюзеляжа за счёт перепада давления в ГК.

гк = Ргк – Ратм => перепад давления в ГК по отношению к атмосферному давлению, которое стремится разорвать фюзеляж.

Рис. 3.3. Силы перепада давления.

На фюзеляж действуют силы от отклонённых рулевых поверхностей:

Из вышесказанного вытекают требования к фюзеляжу:

— обеспечение достаточной прочности и жёсткости конструкции при минимальном весе;

— рациональные внешние формы и параметры фюзеляжа для минимального лобового сопротивления;

— использовать несущие свойства фюзеляжа до 40% в интегральных схемах;

— максимально использовать полезные объёмы за счёт увеличения плотности, компоновки и размещения грузов вблизи центра массы (ЦМ)

1. Масовые моменты инерции – ↓Ji;

2. Улучшаются маневренные характеристики;

3. Уменьшается диапазон центровок;

4. Даёт большую стабильность и управляемость.

— согласованность силовой схемы фюзеляжа с силовыми схемами присоединённых агрегатов (крыла, шасси, хвостового оперения);

— создание необходимых условий жизнеобеспечения и комфорта;

— обеспечение быстрого и безопасного аварийного покидания самолёта.

3.2. Крыло: назначение, требования, конструкция основных элементов, компоновка.

Основными элементами крыла являются:

image006

При этом происходит перераспределение а/д нагрузки по размаху крыла, что приводит к созданию момента крена самолёта.

Для улучшения взлетно-посадочных характеристик (ВПХ) самолёта крыло современного самолёта снабжается предкрылками и закрылками. Эти устройства называются средствами механизации крыла.

Перед закрылками устанавливают интерцепторы, которые в полёте обеспечивают ↓У и ↑X и как результат используют для ↓V и ↓Н полёта, а после приземления для уменьшения длины пробега ( ↓Lnp).

К крылу могут крепиться двигатели, главные опоры шасси. Внутренние объёмы крыла используются для размещения топлива.

— от массы конструкции крыла q кр— распределённые массовые

— силы тяги Рдв и веса Рсу двигателей, ударные нагрузки от шасси

Рш при посадке самолёта;

— инерционные массовые силы при совершении маневров.

image007Рис. 3.3. Силы действующие на крыло.

Конструктивными элементами крыла являются:

image008

Состоит из верхнего и нижнего поясов, связанных между собой стенкой. Пояса воспринимают сжатие или растяжение.

Крыло бывает: однолонжеронной конструкции

image009

image010

скреплённые с обшивкой служат для восприятия осевых усилий растяжения и сжатия при изгибе крыла.

image011

Обшивка стрингеры лонжерон

image012

Рис. 3.4. конструкция кессона.

Задача механизации крыла:

— улучшение маневренных характеристик и активного парирования перегрузок, возникающих во время полёта.

Минимальная скорость полёта соответствует полёту на околокритических углах

image013

Зависимость Су= f( α) для различных видов механизации.

1. Крыло без механизации.

2. Крыло с предкрылком.

3. Крыло с щелевым закрылком.

4. Крыло с щелевым закрылком и предкрылком.

К основным видам механизации крыла относится :

Требования к механизации крыла:

— максимальное ↑Су α при отклонении средств механизации в посадочное положение при посадочных углах атаки α самолёта;

— минимальное ↑Сх α в убранном положении средств механизации;

максимальное качество К при разбеге самолёта и возможное ↑Су α при отклонении средств механизации во взлётное положение;

— возможно меньшее изменение смещения центра давления (ЦД) крыла при отклонении

— синхронность действий ВПМ на обеих консолях крыла;

— простота конструкции и надёжность работы.

Факторы увеличивающие несущую способность крыла и тем самым улучшающие ВПХ самолёта достигаются:

— увеличением эффективной кривизны профиля крыла при отклонении

— увеличением площади крыла;

— управлением пограничным слоем для безотрывного обтекания

— отсосом пограничного слоя.

image014

Щитки представляют собой отклоняемые вниз поверхности, расположенные в нижней части крыла. В неотклонённом положении щитки вписываются в контур профиля крыла. Угол отклонения до 60°.

image015

Рис. 3.6. Схема крепления щитка.

Щитки дают возможность увеличить угол планирования, сократить посадочную дистанцию и длину пробега.

Рис.3. 7. Двухщелевой закрылок.

image016

Повышение коэффициента Су у крыла происходит вследствии:

— увеличения вогнутости крыла;

— увеличения площади крыла;

— организации безсрывного обтекания крыла.

Так как закрылок отклоняется вниз, то увеличивается вогнутость, одновременно выдвигается назад и увеличивается хорда, а значит, площадь крыла SKP.

Применение щелевых закрылков создаёт между крылом и закрылком профилированную щель, через которую воздух устремляется из области повышенного давления под крылом в область пониженного давления над крылом. При этом сдувается пограничный слой с верхней стороны закрылка и отсасывание его.

Элементы конструкции закрылка:

— лонжероны, нервюры, стрингеры, обшивка;

— винтовые подъёмники, которые служат для перемещения закрылков.

— силовая центральная часть;

— выдвижные с образованием щели между крылом и предкрылком.

image017 image018Рис. 3.8. Предкрылок.

Предкрылки могут управлятся пилотом или автоматически. Предкрылки выдвигаются вперёд и вниз и при этом:

— увеличивается площадь крыла Skp и кривизна профиля;

— образуется щель и выходящая струя из щели с большой скоростью

прижимает воздушный поток к верхней поверхности крыла Использование предкрылков увеличивает на 40-50% Су max за счёт увеличения критического угла атаки (αкр.)

Интерцепторы это подвижные части крыла в виде профилированных щитков (пластин), расположенные на верхней поверхности крыла перед закрылками и служащие для управления подъёмной силой.

image019Рис. 3.9. Интерцептор. Конструкция: Секции из панелей стыкованные кронштейнами. Имеют лонжерон, нервюры, узлы навески.

Интерцепторы применяются в полёте и на земле. В полёте для изменения эшелона полёта, т. ↓H и ↓V. На земле для ↑Х (лобового сопротивления) и как следствие ↓L пробега после приземления.

В настоящее время разработаны энергетические средства механизации крыла, в которых используется сжатый воздух, подаваемый от компрессоров двигателей или специальных вентиляторов.

Улучшение а/д характеристик крыла достигается:

— управлением пограничным слоем за счет отсоса или сдува с верхней поверхности крыла, предкрылков и закрылков через специальные отверстия, щели, пористые поверхности;

— применением струйно-реактивного закрылка – профилированной щели вдоль задней кромки крыла, через которую назад и вниз выбрасывается струя воздуха.

Она эжектирует окружающий воздух, увеличивает скорость обтекания крыла, создает дополнительную силу за счет вертикальной составляющей реактивной тяги воздушной струи.

Предназначены элероны для управления самолётом относительно его продольной оси ОХ. Управление производится штурвалом пилота.

Требования к элеронам: обеспечение эффективности управления по крену на всех режимах полёта. Это достигается:

— исключением заклинивания элеронов при изгибе крыла в полёте;

— весовой балансировкой элеронов;

— уменьшением шарнирных моментов (за счёт а/д компенсации); уменьшением дополнительного сопротивления в отклонённом и убранном положениях;

— уменьшением момента рыскания при отклонении элеронов;

— применение дифференциально отклоняемых половин стабилизатора. Конструкция элеронов : форма аналогичная крылу и состоит из каркаса и обшивки.

Каркас: лонжерон, стрингера, нервюры, диафрагмы и обшивка.

Органы управления на крыле

На концах крыла в хвостовой его части шарнирно подвешиваются элероны, которые обеспечивают управление и балансировку самолета по крену.

image021

image022

Дата добавления: 2015-09-29 ; просмотров: 3849 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник

Фюзеляж самолета

Под термином «фюзеляж» принято понимать корпус самолета. Именно к фюзеляжу летательного аппарата крепится оперение, крылья и в некоторых моделях шасси. Основным предназначением фюзеляжа является размещение экипажа, груза, пассажиров и оборудования. В фюзеляже самолета могут быть размещены топливные баки, силовая установка и шасси.

Фюзеляж выступает телом каждого самолета. В нем размещается кабина пилотов, баки с топливом, в зависимости от типа самолета могут также быть оборудованы: багажные отделения, салон с креслами пассажиров и т.д. Схема корпуса самолета состоит из поперечных, продольных элементов и обшивки. Поперечные элементы силовой конструкции корпуса представлены шпангоутами, а продольные системой – стрингерами и лонжеронами. Что касается обшивки, то она изготовляется из металлических листов, для снижения массы и повышения прочности широко используют дюралюминий.

Современное авиастроение использует балочный и ферменный тип фюзеляжа. Ранее создавались летательные аппараты с бескаркасным – моноковым фюзеляжем. Впервые такой самолет был создан еще в 1910 году. Особенностью было использование гнутых трубчатых колец, к которым крепилась изогнутая фанера.

Общие сведения о фюзеляжах самолетов

Фюзеляж выступает строительной основой каждого летательного аппарата, он позволяет соединить в единое целое все составляющие части. Каждый тип самолета выдвигает свои требования к характеристикам корпуса, при этом нужно сохранить аэродинамику, необходимую форму и максимально снизить массу, не теряя прочности конструкции. Все это достигается за счет:

Выбора форм и параметров строения фюзеляжа, за счет которого можно достичь минимального лобового сопротивления при полете. Подобрать полезный объем и определиться с общими габаритами корпуса.

Корпус должен создавать подъемную силу агрегата до 40% в интегральных схемах летательного аппарата. Это позволяет снизить массу и площадь крыльев.

Повышение плотности общей компоновки позволяет рационально использовать внутренний объем и размещение грузов возле центра тяжести. Размещение грузов возле центра массы позволяет достичь лучших летных характеристик самолета. Сужение диапазонов центровки аппарата при различных вариантах расположения топлива, боеприпасов и их расходование в процессе полета должно обеспечивать стабильность машины.

Продуманная силовая схема компоновки всего самолета. При этом нужно обеспечить качественное крепление оперения, силовой установки, крыльев, шасси.

При обслуживании самолета должен быть продуман удобный подход к каждому агрегату. Удобный выход пассажиров и экипажа, выброс десантных групп, погрузка и разгрузка, швартовка машины. Фюзеляж должен обеспечить жизненные условия для пилотов и пассажиров, а именно: нормальное давление, звукоизоляция и теплоизоляция. Для пилотов самолета должен быть отличный обзор. В аварийных ситуациях продумано покидание машины.

b17g

Нагрузки, воздействующие на фюзеляж при посадке:

Силы от присоединенных частей и деталей самолета, таких как шасси, крылья, оперение, силовые установки.

Инерционные силы узлов, агрегатов, оборудования, общая масса конструкции.

Силы аэродинамики, которые воздействуют на весь корпус в полете.

Избыточное давление в герметичных отсеках, салонах, кабине и каналах воздухозаборников.

Все эти виды нагрузок учитываются с помощью принципа Д’Аламбера, это позволяет привести все силы в равновесие.

В строительной механике корпус аппарата принято рассматривать как балку коробчатого типа, которая закреплена на крыле и получает все виды нагрузок, перечисленные выше. Данный тип фюзеляжа принято называть балочным. На каждую часть сечения фюзеляжа воздействует крутящий и изгибающий момент. На герметичные отсеки дополнительно действует избыточное давление внутренней части.

Основные виды фюзеляжей самолетов:

Внешний облик и формы фюзеляжа

Наиболее выгодной формой корпуса самолета выступает осесимметричное тело вращения, которое имеет плавное сужение к хвостовой и носовой части. Это позволяет минимизировать площадь при заданных габаритах конструкции. Соответственно снижается общая масса обшивки и минимизируется трение фюзеляжа при сопротивлении в полете.

Сечение круглой формы тела вращения наиболее выгодно по массе при воздействии внутреннего давления гермокабин. При создании и компоновке летательных аппаратов конструкторы отступают от подобной идеальной формы. Плавность обвода нарушают фонари кабины пилотов, антенны БРЭО, воздухозаборники, при этом растет масса корпуса и сопротивление конструкции в полете. В большинстве случаев форма сечения фюзеляжа самолета зависит от большого количества факторов.

Силовая схема конструкции фюзеляжа

Все нагрузки и воздействующие силы на корпус снижаются за счет снижения веса аппарата. Тонкостенная обшивка летательного аппарата изнутри имеет силовой каркас, который позволяет противостоять всем воздействиям. Силовой каркас машины позволяет удовлетворить все требования компоновки, простоты, надежности и живучести фюзеляжа при эксплуатации.

Ранее более распространенными были ферменные типы фюзеляжа, но они значительно проигрывают балочному типу. Нужно отметить, что ферма значительно затрудняет компоновку и расположение грузов в корпусе. В современном авиастроении ферменный тип фюзеляжа используется только на небольших и тихоходных самолетах. В силу этого ферменный тип является невостребованным.

fyuzelyazh korpus letatelnogo apparata

Современные фюзеляжи балочного типа подразделяют на такие разновидности:

Балочный фюзеляж состоит из набора продольных стрингеров и лонжеронов. Стоит отметить, что основным отличием является большее поперечное сечение и площадь лонжерона. Что касается стрингеров, то они имеют немного другую форму и меньшее сечение. Обшивочная часть корпуса не имеет продольных элементов. Корпус имеет и поперечный набор, который представлен набором шпангоутов. Они позволяют сохранить форму конструкции и распределить нагрузку по всему фюзеляжу. В местах крепления больших деталей и узлов, таких как крылья, используется усиленный тип шпангоутов.

За счет внутреннего каркаса обшивки стало возможным распределение нагрузок более равномерно по всей поверхности фюзеляжа. В свою очередь внешние силы приносят минимальный урон целостности самолета.

Силовой набор фюзеляжа

Как правило, продольные части каркаса, такие как стрингеры и лонжероны, проходят через всю длину летательного аппарата. Они представлены как гнутый профиль с разным сечением среза. Основной задачей стрингера является распределение нагрузок. Что касается лонжеронов, то они обеспечивают общую жесткость конструкции.

Поперечные детали каркаса состоят из простых и усиленных шпангоутов. Они позволяют сохранить форму фюзеляжа при внешних и внутренних воздействиях. Усиленные шпангоуты устанавливают возле больших вырезов в корпусе или в месте крепления узлов.

photo 10

Обшивка летательных аппаратов изготовляется из листового металла, который и формирует поверхности фюзеляжа. Обшивка самолета крепится к силовому каркасу. Стыки листов обшивки расположены на поперечных и продольных частях силового каркаса. В современном авиастроении для снижения массы летательных аппаратов все больше используют композиционные материалы.

Соединение обшивки с элементами силового каркаса

В авиастроении выделяют три основных способа крепления:

Листы обшивки прикрепляются к стрингерам. В этом случае на корпусе образуются продольные швы из заклепок. Данный тип крепления значительно повышает аэродинамические свойства машины.

Листы обшивки крепятся исключительно к шпангоутам. Подобный вариант крепления влечет за собой увеличение общей массы конструкции и значительное снижение устойчивости самолета. Проблемы решаются путем использования дополнительных накладок, которые называются компенсаторами.

Листы обшивки прикреплены к шпангоутам и стрингерам. Этот тип обеспечивает крепление к продольным и поперечным деталям силового каркаса.

В большинстве случаев обшивка крепится к каркасу заклепками. В последнее время некоторые конструкторы используют шестиугольные металлические материалы, которые имеют внутри специальный клей. Такое крепление отлично противостоит деформационным процессам и передает нагрузки на всю поверхность фюзеляжа.

Крепление основных агрегатов к фюзеляжу самолета

Крепление крыльев

Особенность соединения крыла и корпуса заключается в уравновешивании моментов изгиба крыльевых консолей в месте крепления. Наиболее эффективным уравновешиванием является соединение между собой крыльев через фюзеляж. В лонжеронных крыльях это сделать довольно просто, стоит только пустить через корпус от одного крыла лонжерон к другому крылу.

web 4

Что касается кессонных крыльев, то через фюзеляж пускают все силовые панели. В случае когда пропуск через корпус невозможен, используют замыкание колебаний на силовых шпангоутах. К силовым шпангоутам так часто крепятся и бортовые нервюры от крыла.

Крепление киля

Крепление киля, так же как и крыла, требует передачи изгибающего момента на корпус. Для получения этого используется рамный или сеточный силовой шпангоут. В большинстве случаев используется крепление лонжеронов в двух точках, которые разнесены по силовому шпангоуту. В точке, где пересекается лонжерон со шпангоутом, лонжерон киля имеет излом, именно здесь необходимо усиление конструкции с помощью дополнительной нервюры.

Силовые установки могут крепиться как к самому силовому каркасу, так и к пилонам на крыльях.

Гермоотсеки в самолете

За счет наличия герметических кабин и отсеков современные самолеты имеют возможность летать и перевозить пассажиров на очень больших высотах. При этом в кабинах создается особый микроклимат с избыточным давлением в 45-60 КПа. Гермоотсеки могут иметь различную форму, но наиболее рациональной считается сферическая или цилиндрическая.

Стык сферического сегмента с гермоотсеком цилиндрической формы должен быть усилен шпангоутом, поскольку здесь возникают очень высокие сжимающие нагрузки.

В конструкции отсеков должна быть обеспечена отличная герметизация по швам заклепок и других соединений. Для абсолютной герметизации швов используют специальные ленты, которые пропитываются герметиком. Кроме этого, швы промазывают жидким герметиком с дальнейшей горячей сушкой. Также небольшой шаг между заклепками позволяет повысить надежность обшивки и герметизации отсеков.

Конструкторы отдельное внимание уделяют герметизации люков, дверей, фонарей, окон. Для этого используют специальные прокладки, ленты и жгуты.

Источник

Юридический портал vladimir-voynovich.ru
Adblock
detector