Расчет распределенных нагрузок действующих на крыло в различных условиях эксплуатации

В полете крыло нагружается аэродинамической распределенной нагрузкой и массовой силой от веса собственной конструкции крыла и размещенного в нем топлива.

Аэродинамическая нагрузка распределяется по размаху крыла по закону близкому к параболическому. Для упрощения заменим его трапециевидным законом (рис.3). если принять допущение, что постоянен по размаху крыла, то закон изменения аэродинамической силы пропорционален хорде крыла b :

,

Где значение текущей хорды крыла можно вычислить по формуле:

[м], где

-хорда корневой нервюры

-хорда концевой нервюры

-длина полукрыла без центроплана

-текущая длина крыла

-расчетный коэффициент текущей хорды крыла, равный

, [м]

Считаем, что топливо распределено по крылу равномерно, тогда распределенная нагрузка от массовых сил крыла (его собственного веса и топлива) изменяется по его размаху также пропорционально хорде b :

, , где

Общая распределенная нагрузка , действующая на крыло, равна разности и :

, (Н/м).

Рис.4. Способы замены истинного закона изменения аэродинамической силы по размаху крыла кусочно-прямоугольным и трапецеивыдным

Таким образом, закон изменения и можно выразить через геометрические данные крыла:

Произведем расчет распределенных аэродинамических и массовых нагрузок в концевой, корневой части крыла, а также в местах действия сосредоточенных сил от массы шасси , подъемной силы закрылков и реакции основной опоры шасси :

а) Расчет распределенной нагрузки на конце крыла, т.е. при z=0:

,

Результирующая нагрузка на конце крыла равна

[Н/м]

б) расчет распределенной нагрузки в корневой части крыла, т.е. при [м]

Результирующая нагрузка у фюзеляжа равна: [Н/м]

в) Расчет распределенной нагрузки в районе шасси равна: ,[м]

Результирующая нагрузка в районе шасси равна: , [Н/м]

г) Расчет распределенной нагрузки в районе элерона, т.е. при ,[м]

Результирующая нагрузка в районе элерона равна: [Н/м]

2.3. Расчет распределенного крутящего момента действующего на различные участки крыла планера

Крутящий момент крыла возникает в том случае, если равнодейтсвующая сила не проходит через центр жесткости (ц.ж) крыла. Обычно ц.ж. расположен на 36% хорды крыла от его носка, центр давления аэродинамических сил на 24% хорды (впереди ц.ж.), а центр масс (ц.м.) на 48% хорды. Поэтому погонный (распределенный) крутящий момент от распределенных аэродинамических и массовых сил крыла равен:

(Нм/м)

Обычно топливо в крыле расположено таким образом, что его ц.м. совпадает с ц.м. крыла. С учетом этого предположения, а также подставив выражение формула будет иметь вид:

, (Нм/м).

,(Нм/м).

Произведем расчет распределенного крутящего момента в концевой, корневой части крыла, а также в местах действия сосредоточенных сил от массы шасси , подъемной силы элеронов .

а) Расчет распределенного крутящего момента в корневой части крыла, т.е. при z=0, [м]:

[Н*м/м]

б) расчет распределенной нагрузки в корневой части крыла, т.е. при [м]:

[Н*м/м]

в) Расчет распределенной нагрузки в районе шасси равна: , [м]:

[Н*м/м]

г) Расчет распределенной нагрузки в районе элерона, т.е. при [м]:

[Н*м/м]