Расчет усиленных нервюр
Содержание.
Сокращения 2
Задание 3
Схема консоли стабилизатора 4
Определение нагрузок на элементы конструкции 6
Расчет проушины моментного узла 14
Схема управления рулем высоты 15
Технологическая проработка конструкции агрегата 17
Приложение А (чертеж консоли стабилизатора)
Приложение Б (чертеж стапеля сборки стабилизатора)
Сокращения
КСС – конструктивно – силовая схема.
РВ – руль высоты.
Ц.Ж. – центр жесткости.
ЭМ – электронная модель.
КД – конструкторская документация.
СП – сборочное приспособление.
БО – базовые отверстия.
СО – сборочные отверстия.
Задание
Разработать стабилизатор маневренного самолета. КСС стабилизатора – двухлонжеронная. Вариант задания – Г-2-2
| № профиля |  | 2,5 | |||||||||
| Профиль |  в=- н | 2,18 | 3,90 | 4,46 | 4,78 | 5,00 | 4,84 | 4,40 | 3,05 |
Схема консоли стабилизатора.
Нервюра №1-бортовая
Нервюра №2-корневая
Нервюры №№ 3, 4, 5, 7, 8, 9, 10 – обычные
Нервюры №№ 6, 11 – силовые
Обозначения, принятые в сечениях.
Рис. 5
Обозначения:
b – хорда, мм;
Х1 –координата оси переднего лонжерона от носка профиля, мм;
Х2 - расстояние между лонжеронами, мм;
Х3 – координата центра жёсткости ( Ц.Ж. ) от оси переднего лонжерона, мм; Х4 - координата оси вращения РВ, мм;
Нпер.л-на – строительная высота переднего лонжерона, мм;
Нзадн. л-на – строительная высота заднего лонжерона, мм;
– сила, действующая вдоль стенки переднего лонжерона от воздействия силы Q, кг;
– сила, действующая вдоль стенки переднего лонжерона от воздействия крутящего момента Мкрут., кг;
–сила, действующая вдоль стенки заднего лонжерона от воздействия силы Q, кг;
–сила, действующая вдоль стенки заднего лонжерона от воздействия крутящего момента Мкрут., кг;
F- площадь, ограниченная теоретическим контуром и осями переднего и заднего лонжеронами, мм2.
Определение нагрузок на элементы конструкции.
В полете на стабилизатор действуют распределенные аэродинамические силы, приложенные непосредственно к обшивке в виде сил разряжения и давления и сосредоточенные массовые силы от агрегатов (РВ), приложенные в узлах навески. Воспринимаются эти нагрузки КСС стабилизатора.
Определение геометрических параметров и нагрузок,
Действующих в сечении А-А.
Сечение А-А – корневое сечение.
Рис. 6
b = 1107.54мм.
Х2= 500 мм.
Нпер.л-на = 94 мм;
Нзадн. л-на =70 мм;
ƩQ=3825 даН (снято с эпюры);
Мизг.=3035 даН (снято с эпюры);
Распределение нагрузки ƩQ между стенками переднего и заднего лонжеронов производится исходя из того, что данная нагрузка ( условно ) приложена в Ц.Ж. сечения, т.е. отсутствует крутящий момент. Распределение производится по формуле:
= ƩQ · 
= 3825 · 
= 2460,5 даН.
ƩQ · 
= 3825· 
= 1364,5 даН.
Определение Ц.Ж. – точки, относительно которой сумма моментов от действия сил 
и 
Х3= 
= 
· 
мм.
Расчет панели
Определяем силы, действующие на верхнюю и нижнюю панели:
Введем коэффициент K, характеризующий долю момента, воспринимаемого поясами:
K=0,85
Площадь переднего лонжерона:
Для сжатой панели вводим приведенную толщину обшивки:
Толщина обшивки:
где t – шаг стрингеров
Задаемся δобш, δmin<δобш< δmax
Потребная площадь стрингера:
Определяем толщины стенок лонжеронов
q∑пер. = qQпер. + qMкр
q∑зад. = qQзад. – qMкр
Проверяем панель и стенки лонжеронов на устойчивость при сдвиге по формуле:
Где 
Для стенки:
а- расстояние между стойками, подкрепляющими стенку
b- высота стенки
Для обшивки:
а- расстояние между стрингерами
b- расстояние между нервюрами
Результаты расчетов приведены в таблице:
| А-А | ||||||||||||
| Номер сечения | ||||||||||||
| L удаление сечения от оси | мм | |||||||||||
| Qу, даН | даН | |||||||||||
| M изг | даН*м | |||||||||||
| q возд | даН/м | |||||||||||
| дельта, мм | мм | |||||||||||
| M крут | даН*мм | |||||||||||
| A-A | ||||||||||||
| Материал Д16 | σв | τB | Е | |||||||||
| даН/мм^2 | даН/мм^2 | даН/мм^2 | ||||||||||
| Доля воспр. нагр. лонж-ми | 0,85 | |||||||||||
| Н пер. л-н | 90,7 | 87,4 | 84,1 | 80,8 | 77,5 | 74,2 | 70,9 | 67,6 | 64,3 | мм | ||
| Н зад. л-н | 67,6 | 65,1 | 62,7 | 60,2 | 57,8 | 55,3 | 52,9 | 50,4 | 48,0 | 45,5 | мм | |
| ΣQ | 3385,13 | 2945,25 | 2702,63 | 1826,7 | 1193,4 | 902,7 | даН | |||||
| Mизг, | даН*мм | |||||||||||
| Х2 | 482,8 | 465,6 | 448,4 | 431,2 | 396,8 | 379,6 | 362,4 | 345,2 | мм | |||
| Шаг стрингеров, b | мм | |||||||||||
| Шаг нервюр, a | 167,5 | 167,5 | 167,5 | 167,5 | 167,5 | 167,5 | 167,5 | 167,5 | 167,5 | 167,5 | 167,5 | мм |
| Определение геометрических параметров и нагрузок | ||||||||||||
| N на верх. И ниж. Панель | даН | |||||||||||
| F перед. пояса/2 | мм2 | |||||||||||
| F зад. пояса/2 | мм2 | |||||||||||
| F панели | 178,5 | 148,8 | 116,9 | 93,6 | 68,5 | 50,8 | 31,4 | 21,6 | 10,8 | 5,7 | 0,0 | |
| δ обш. мин. | 0,55 | 0,51 | 0,45 | 0,43 | 0,41 | 0,32 | 0,21 | 0,17 | 0,12 | 0,09 | 0,06 | мм |
| δ обш. макс. | 3,8 | 3,7 | 3,6 | 3,4 | 3,3 | 3,2 | 3,0 | 2,9 | 2,8 | 2,6 | 2,5 | мм |
| δ обшивки выбр. | ||||||||||||
| Площадь стрингера | 19,8 | 11,5 | 2,6 | -3,9 | -10,9 | -15,9 | -21,2 | -24,0 | -27,0 | -28,4 | -30,0 | |
| R от Q пер. л-н | 2460,5 | 2177,4 | 1894,3 | 1738,1 | 1581,9 | 1174,5 | 767,2 | 580,3 | 393,4 | 282,8 | 172,2 | даН |
| R от Q зад. л-н | 1364,5 | 1207,7 | 1051,0 | 964,5 | 878,1 | 652,2 | 426,2 | 322,4 | 218,6 | 157,2 | 95,8 | даН |
| Центр жесткости Х3, мм | 178,4 | 172,3 | 166,1 | 160,0 | 153,9 | 147,8 | 141,7 | 135,6 | 129,5 | 123,4 | 117,3 | мм |
| F, мм2 | мм^2 | |||||||||||
| q мкр | 6,44 | 5,93 | 5,32 | 5,07 | 4,76 | 3,73 | 2,49 | 1,99 | 1,38 | 1,06 | 0,67 | даН/мм |
| q пер. | 32,6 | 29,9 | 27,0 | 25,7 | 24,3 | 18,9 | 12,8 | 10,2 | 7,2 | 5,5 | 3,5 | даН/мм |
| q зад. | 13,0 | 12,0 | 10,8 | 10,3 | 9,8 | 7,6 | 5,2 | 4,1 | 3,0 | 2,2 | 1,4 | даН/мм |
| δ перед. стенки | 1,36 | 1,25 | 1,12 | 1,07 | 1,01 | 0,79 | 0,53 | 0,42 | 0,30 | 0,23 | 0,15 | мм |
| δ перед.стенки выбр. | 1,8 | 1,8 | 1,8 | 1,8 | 1,5 | 1,5 | 1,2 | 1,2 | 0,8 | 0,8 | мм | |
| δ зад. стенки | 0,54 | 0,50 | 0,45 | 0,43 | 0,41 | 0,32 | 0,22 | 0,17 | 0,12 | 0,09 | 0,06 | мм |
| δ зад. стенки выбр. | 1,2 | 1,2 | 0,8 | 0,8 | 0,8 | 0,8 | 0,8 | 0,8 | мм | |||
| Рассчет на потерю устойчивости | ||||||||||||
| участок | ||||||||||||
| τ действ панели | 5,93 | 5,32 | 5,07 | 4,76 | 3,73 | 2,49 | 1,99 | 1,38 | 1,06 | 0,67 | даН/мм^2 | |
| τкрит панели | 3,62 | 3,82 | 4,05 | 4,30 | 4,58 | 4,90 | 5,26 | 5,67 | 6,15 | 6,69 | даН/мм^2 | |
| τ действ перед. стенки | 16,63 | 14,99 | 14,30 | 16,23 | 12,59 | 10,69 | 8,48 | 7,20 | 6,83 | 4,36 | даН/мм^2 | |
| τкрит перед. Стенки | 19,27 | 20,49 | 21,85 | 16,23 | 17,41 | 12,00 | 12,98 | 9,79 | 6,84 | 7,50 | даН/мм^2 | |
| τ действ зад. стенки | 9,96 | 10,83 | 10,33 | 9,83 | 9,46 | 6,52 | 5,14 | 3,69 | 2,77 | 1,80 | даН/мм^2 | |
| τкрит зад. стенки | 14,43 | 10,70 | 11,45 | 12,29 | 8,47 | 9,16 | 9,94 | 10,83 | 11,85 | 13,03 | даН/мм^2 |
Расчет нервюр
Определяем аэродинамическую нагрузку, действующую на нервюры:
q – распределенная нагрузка по размаху ГО
∆Z – шаг нервюр
Определяем потребную площадь стенки:
Нст – высота стенки
Задаемся δст.
Проверяем стенку на потерю устойчивости:
, где 
Расчет усиленных нервюр
Усиленные нервюры помимо сохранения аэродинамического контура и восприятия воздушной нагрузки предназначены для восприятия сосредоточенных нагрузок, в данном случае нагрузка, передаваемая через кронштейн навески руля высоты на стенки лонжеронов.
Нагрузка ∆Q с кронштейна подвески руля высоты через стенку нервюры распределяется между стенками лонжеронов пропорционально их жесткости на изгиб. Изгибающий момент кронштейна добавляется к моменту R1*B , воспринимается поясами нервюр и передается на обшивку в виде потока касательных сил, трансформируясь в крутящий момент крыла:
Поток погонных касательных сил определится выражением:
Перерезывающая сила в сечени стенки нервюры будет равна:
Изгибающий момент:
,где Нх – высота стенки в сечении x,
Нх ср – средняя высота контура до сечения х.
Результаты расчетов приведены в таблице: