Соединение элементов каркаса

Лекция 6

Проектирование шпангоутов

Поперечный набор каркаса фюзеляжа составляют шпан­гоута — нормальные и усиленные. Они представляют собой замк­нутые рамы кольцевой или близкой к ней формы. На стадии пред­варительной разработки приведение формы шпангоутов к тради­ционной круглой или овальной позволяет упростить их проекти­рование и расчет.

В общем случае внешние силы, нагружающие шпангоуты, уравновешиваются на обшивке потоком распределенных каса­тельных усилий. В сечениях самих шпангоутов при этом возни­кают внутренние изгибающий момент, поперечная и осевая силы (рис.1), величину которых находят по классической методике для кольцевых рам. По известным моменту и силам можно опре­делить нормальные напряжения в поясах и касательные — в стен­ках шпангоута

δ — толщина стенки шпангоута;h — высота сечения шпангоута.

Прочность шпангоутов и их параметры, как правило, опре­деляют из условия нагружения их изгибающим моментом. Ти­повым конструктивным исполнением шпангоутов является эле­ментарный кривой тонкостенный двухпоясной брус, имеющий высокую изгибную жесткость в своей плоскости и очень малую — из плоскости. Это означает, что при грамотной завязке КССфюзеляжа радиальные и каса­тельные к ободу силы следует передавать на шпангоуты, а перпендикулярные к плоскости шпангоутов — на продольные элементы.

Рис.1

Совместно со шпангоутами всегда работает и обшивка, жесткость которой на изгиб по сравнению со шпангоутами близка к нулю. Это обстоятель­ство требует от конструктора особого подхода при выборе параметров соединения из условия равнопрочности. Чем мень­ше жесткость шпангоутов, тем тщательнее следует выбирать их параметры и тем меньшей массы можно получить конструк­цию соединения с обшивкой.

Нормальные шпангоуты

Основное назначение нормальных шпангоутов состоит в восприятии местной аэродинамической нагрузки и обеспечении соответствующей опоры для стрингеров и обшивки. Внешняя нагрузка, действующая на шпангоут, невелика, поэтому строи­тельная высота шпангоута получается небольшой — достаточной, чтобы воспринять приходящиеся на него нагрузки, и вместе с тем не препятствовать свободному использованию внутреннего объема фюзеляжа. Кроме того, под действием аэродинамических нагрузок (для дозвуковых самолетов практически равномерно распределенных по ободу) шпангоуты оказываются самоуравно­вешенными и в основном работающими на разрыв. Поэтому в боль­шинстве случаев для нескоростных, небольших самолетов нор­мальные шпангоуты детально не рассчитываются, а выбираются по конструктивным соображениям из условия равножесткости с панелями. Однако для крупных самолетов > 3,5 м) (по соображениям сохранения удовлетворительных весовых харак­теристик) и для фюзеляжей больших удлинений ( 8) (из-за возрастания нагрузок в плоскости шпангоутов вследствие изгиба фюзеляжа) параметры шпангоутов необходимо рассчитывать.

Рассчитывают также шпангоуты фюзеляжей сложной формы, например, образованные дугами пересекающихся окружностей или имеющие в плоскости одну (или две) распорку — ригель (какэлемент пола кабины). Наличие узловых точек у таких шпан­гоутов приводит к скачкообразному изменению напряжений в этих местах. А это, в свою очередь, требует местного усиле­ния зон соединения или специальных мер по закреплению балок пола.

С точки зрения строительной механики такие шпангоуты можно лишь условно считать нормальными и самоуравновешен­ными, полагая при этом, что перемещения в узловых точкахотсутствуютт. е. считая

ус­ловно ригели и шпангоуты равножесткими. Однако распре­деление внутренних усилий по контуру шпангоутов таково, что позволяет считать их при проектировании нормальными.

Наличие поперечных ригелей в общем случае можно рассма­тривать как действенное средство разгрузки шпангоута, особенно в верхней его части при диаметральном (среднем по высоте) по­ложении ригелей.

При действии внутреннего избыточного давления напряжения в шпангоутах не превышают, как правило, напряжений от внеш­них сил и только значительно возрастают в наружных поясах на самом нижнем участке вследствие одновременного воздействия изгибных и радиальных нагрузок от обшивки.

Параметры нормальных шпангоутов наиболее распространен­ных сечений —z-образных, швеллерных и двутавровых—можно выбирать исходя из установившихся в практике проектирования следующих рекомендаций.

Обычно высота стенки шпангоута для небольших фюзеля­жей ( ) принимается , а для фюзеля­жей . Ширина полок шпан­гоутов . В составных шпангоутах, имеющих обод и компенсатор, ширина полок уменьшается до . Толщину полки выбирают с учетом типа панели и вида соединения ее со шпангоутом. Так, если обшивка выполнена из листа <2,5мм, то желательно, не увеличивая чрезмерно жесткость поясов, сохранять отношение .Применение более мощных панелей (механи­чески фрезерованных, травленых) усложняет достижение равно жесткого соединения и (по технологическим условиям) приводит к увеличению указанного отношения в 1,5 ... 2 раза.

Если необходимо определить параметры расчетным путем, то прежде всего надо знать действующие в рассматриваемых сече­ниях нагрузки.

Величину допускаемых напряжений в стенке следует уточ­нить из условия недопущения потери ею устойчивости , где ²;

b — расстояние по стенке между осями стрингеров (если на стенке предполагаются ребра или подкрепляющие стойки, то за b принимается расстояние между ними).

В тех случаях, когда определяющими являются возрастающие воздушные нагрузки, как следствие увеличивающегося расстоя­ния между шпангоутами, параметры нормальных шпангоутов рассчитывают в предположении, что нагружение происходит симметрично по всему обводу.

В проектировочных расчетах не следует опасаться некоторого увеличения высоты стенки шпангоута, поскольку на предвари­тельном этапе, как правило, не учитываются ослабления стенки и потери ее площади за счет вырезов — просечек под стрингеры. Принимая во внимание только технологические ограничения на размеры и форму вырезов, можно убедиться, что их площадь составляет 8 ... 11 % полной площади стенки.

Стандартами предусмотрены разнообразные формы вырезов, соответствующие размерам и типу стрингеров. Однако, учитывая возросшие требования к долговечности конструкции планера и особенно к его усталостным характеристикам, при проектирова­нии следует соблюдать определенные рекомендации, способствующие повышению ресурса элементов и соединений.

Несмотря на некоторое увеличение трудоемкости, желательно соединять шпангоуты с обшивкой через компенсаторы, в проме­жутках между которыми пропускаются стрингеры (рис.2).

По мере увеличения размеров фюзеляжей растут и размеры отдельных его элементов, в том числе высоты стенок шпангоутов. При высоте стенки 120 ... 150 мм и выше шпангоуты целесообраз­нее делать составными: из обода и компенсатора—это проще в технологическом (легче обеспечить точную форму элементов и скомпенсировать сборочные погрешности) и в конструктивном отношениях (возможно более гибкое варьирование толщинами, формой элементов, их жесткостями и т. п.).

Вместе с увеличением размеров элементов возрастают и тре­бования к ним в конструктивном и прочностном отношениях. И прежде всего встают проблемы обеспечения требуемых уста­лостных характеристик, поскольку в больших элементах сильнее проявляется склонность к потере устойчивости. Частое, а порой циклическое, даже упругое деформирование элементов является одной из основных причин ухудшения их усталостных харак­теристик.

Повышение долговечности и сопротивления усталости не­разрывно связано с выбором рациональных

параметров шпангоутов. В этом случае определяющими факторами являются не только абсолютная прочность конструкции, но и средний уровень напряжений, частота циклов нагружения и др.

1-обод шпангоута; 2-компенсатор

Рис.2

Установлено, что не только повышение качества изготовления и обработки полу­фабрикатов, высокая тщательность выполнения технологических операций, но и ряд конструктивных мер —

создание конструк­тивных ловушек трещин, применение ограничителей (стопперов) распространения трещин — способствуют улучшению усталост­ных свойств конструкции.

Ослабления просечками могут вызвать нежелательный эффект складкообразования в верхней части стенки, пружинение ее и волнообразование в обшивке около шпангоутов. Все это вместе взятое приводит к снижению ресурса конструкции. Чтобы избежать этого, целесообразно не завышать допускаемые крити­ческие напряжения в ослабленных вырезами элементах при вы­боре параметров панели и шпангоутов.

Применение ловушек в виде фасонных накладок также можно считать эффективным средством борьбы с трещинами, но при условии правильного определения вероятного направле­ния их распространения (рис.3).

Рис. 3 Рис. 4

Разумеется, чтоулучшение усталостных характеристик влечет за собой увеличение массы и усложнение технологии изготовления. Поэтому очень важно при разработках данных конструкций реализовать наиболее полно рацио­нальные принципы проек­тирования. Перечислим ряд мер, полезность ко­торых подтверждается практикой:

а) напряжения по се­чению распределяются равномерно, если обод выполнять из профиля, а компенсатор — из листового мате­риала примерно одинаковой толщины с обшивкой. В этом случае компенсатор выполняет не только технологическую функ­цию, но и, являясь упругим элементом, сдерживает чрезмерное увеличение жесткости;

б) отверстия облегчения в ободе лучше не делать, так как трещина, возникающая в компенсаторе, всегда выходит на отвер­стие облегчения. Кроме того, получение отверстий с одновремен­ным гнутьем и отбортовкой чрезвычайно затруднительно с технологической точки зрения. Вместе с тем просечка отверстия при гнутье полотна стенки по вызывает неравномерное растя­жение материала в верхней (к ободу) и нижней (внутренней) частях стенки;

в) радиус при вершине вырезов под стрингеры желательно делать не меньше 8 мм (рис. 4). Малые радиусы всегда яв­ляются потенциальными источниками образования трещин;

г) заклепки должны устанавливаться на расстоянии 0,5tот оси выреза. Это предохраняет от направленного распространения трещин;

д) излишняя высота компенсатора требует дополнительных мер обеспечения его жесткости, приводит к нерациональному использованию материала, поэтому целесообразно ограничиваться

е) если необходимо уменьшить массу шпангоута, изменить его жесткость, то это следует проводить на ободах;

Шпангоуты можно также усилить при помощи подкладочных лент. Их применяют, если необходимо увеличить прочность пояса шпангоута (без компенсатора) или пояса компен­сатора, повысить их значение как опор стрингеров, увеличить жесткость торцов панелей, ограничить или воспрепятствовать образованию трещин в обшивке, которые в дальнейшем могут развиваться внутрь по элементам.

Ленты-подкладки устанав­ливают под обшивку (часто на клею), соблюдая при этом оп­ределенные соотношения пара­метров.

Соединение элементов каркаса

Основной целью проектирования соединений является создание равножесткой конструкции узла. Трудность реализации этого заключается в резком различии характера нагружения и работы соединяемых элементов. Поэтому общее решение проблемы пока сводится к снижению уровня эксплуатационных напряжений прежде всего в обшивке, как источнике нагружения других эле­ментов, и сохранению его по возможности постоянным для всех остальных.

Устанавли­вать стрингеры, прикрепленные к внутренним поясам шпангоу­тов, необходимо по двум обстоятельствам: из-за потребности в фиксации секций шпангоутов при сборке (технологическая функ­ция) и для предотвращения потери устойчивости стенками, а также для повышения жесткости и устойчивости свободных внутренних поясов, особенно при достаточно большой высоте шпангоута и относительно слабых поясах (конструктивная функция).

Надо заметить, что компоновочные потребности (для местного усиления отсеков под полки, перегородки

и др.) могут привести к значительному, против необходимости, увеличению числа стрингеров, что в конечном счете увеличит массу конструк­ции. Всякого рода местные усиления нежелательны в топливных отсеках, так как потребуется делать в стенках отверстия, что нарушит равномерность распределения напряжений в заклепоч­ных швах около отверстий.

Очевидно, оценка прочности и жесткости различных типов соединений представляется сложной задачей. К тому же не всегда известно, как будет работать соединение при эксплуатации, это проявляется попрошествии некоторого времени после постройки самолета.

Фюзеляж в этом отношении занимает особое место, так как он находится в наиболее тесном контакте с пассажирами, грузами, техникой и др. Последствия транспортировки также отражаются на состоянии конструкции и прежде всего на соединении элементов.

Больше всего подвержены коррозии именно соединения. Во- первых, потому, что при сборке обязательно нарушается исходное состояние поверхностей и возникают деформации. А то и другое может явиться очагом развития коррозии. Во-вторых, именно в соединениях начинает скапливаться пыль, грязь, влага и что особенно губительно, вреднодействующие жидкости и конден­саты их паров.

В фюзеляже в наиболее тяжелых условиях в этом отношении находится подпольная часть, багажные помещения, вентиляцион­ные короба, зоны разъемов гидро- и топливопроводов.

Признаком коррозии алюминиевых сплавов является появле­ние на деталях белых и серых пятен, иногда черных точек. При коррозии магниевых сплавов появляется вспучивание лакокра­сочного покрытия и солевой налет грязно-белого цвета. Коррозия стальных деталей сопровождается образованием ржавчины.

Конструктор обязан эти обстоятельства предвидеть и принять соответствующие меры по защите соединений, предотвращению попадания в них указанных веществ, наконец, предусмотреть возможность доступа в любую часть конструкции для осмотра ее состояния, хотя это пожелание почти неосуществимо.

Кроме опасности коррозии, существует не менее острая опас­ность поверхностных повреждений. Появление царапин — неиз­бежное следствие погрузо-разгрузочных работ и технического обслуживания. Особенно опасны царапины и забои на герметич­ной части фюзеляжа. Недопустимо появление царапин глубиной более 0,1 мм при толщине обшивки до 1,2 мм и 0,15 мм при тол­щине обшивки 1,5 ... 2,0 мм.

И в этом случае конструктор должен предусмотреть такое состояние поставки элементов и меры по защите ответственных мест, которые свели бы к минимуму неизбежные эксплуатацион­ные повреждения, конструктор должен также установить допусти­мые размеры дефектов.

Усиленные шпангоуты

Усиленные шпангоуты предназначены главным образом для восприятия сосредоточенных сил и моментов и передачи их на обшивку.

Рис. 5

. Идеальная в этом смысле схема нагружения пред­полагает действие нагрузок в плоскости шпангоута, при этом ониполностью уравновешиваются потоком касательных сил на об­шивке. Если силы и моменты действуют не вплоскости шпан­гоута, задача проектирования и расчета усложняется, так как приходится рассматривать комбинированную систему — отсек, состоящий из рам (в том числе как минимум одной усиленной), соединенных с панелями (балками), на которые надо передать значительную долю нагрузки. Окончательноеуравновешивание всех нагрузок, независимо от конструктивной сложности схемы отсека, всегда должно производиться на обшивке.

В связи с этим необходимо подчеркнуть отличительную особен­ность усиленных шпангоутов — наличие обязательной непосред­ственной связи с обшивкой. Поэтому схемы с компенсаторами или без непосредственной связи нерациональны и не применяются.

Как уже отмечалось ранее, большое число усиленных шпан­гоутов существенно снижает сопротивление усталости фюзеляжа, поэтому по возможности следует стремиться к уменьшению их числа. Это можно сделать путем установки усиленных диафрагм неполной длины по контуру (на протяжении полусвода или бо­ковины) или сближением смежных нормальных шпангоутов. Усиленные шпангоуты влияют на работу обшивки из-за большой разницы в собственных жесткостях.

Все многообразие конструктивных форм шпангоутов (рис. 5) можно свести к следующим трем схемам — рамные, глухие (со сплошной стенкой) и комбинированные (рамно-стержневые, стеночно-рамные).

Точные расчеты при проектировании вызывают основные труд­ности из-за необходимости производить трудоемкие вычисления, связанные с решением статически неопределимых систем. Поэтому для проектировочных целей желательно иметь упрощенные ме­тоды определения основных нагрузок и выявления наиболее нагруженных мест (сечений).

Стенки усиленных шпангоутов независимо от их конструктив­ного исполнения (сборные, монолитные с поясами, двойные) не делают тоньше 1,0 мм, так как они обладают низкими несущими свойствами и требуют подкрепления стойками. Стенки толще 8 мм имеют слишком большую массу, поэтому следует искать другие конструктивные или технологические решения.

Изготовление цельноштампованных стенок вместе с поясами является целесообразным при небольших строительных высотах. Для высоких стенок удается получить приемлемые толщины, как правило, за счет увеличения трудоемкости изготовления и об­работки вместе с одновременным усложнением их формы. Но

надо иметь в виду, чтопреимущества высоких стенок часто те­ряются из-за ограничений в применении материалов и техноло­гических процессов: по габаритным размерам изделия, толщинам необработанных стенок, высотам и форме ребер и т. п.

Усиление и подкрепление стенок стойками — широко распро­страненное мероприятие. Стойки, так же как и ребра, должны быть установлены в местах действия максимальных изгибающих моментов, больших прогибов (на некоторой длине сектора), в зонах перестыковок стенок и поясов, если шпангоут составной. Стойки располагают либо с одной стороны, либо с двух—симме­трично. В последнем случае величина допускаемых касательных напряжений увеличивается на 22 ... 25 %.

Следует отметить, что рассчитанный или выбранный шаг стоекt_CTили ребер, как правило, не постоянен по длине стенки шпан­гоута, он должен уменьшаться в местах больших деформаций, в местах приложения сил и на участках действия М_шах.

Подбор сечения и формы поясов не вызывает затруднений и производится по методике определения параметров поясов лон­жеронов крыла. Влияние кривизны поясов при расчете сечений (особенно для фюзеляжей больших диаметров) мало, и оно не­значительно отразится на проектировочных результатах.

На этапе предварительных конструкторских разработок для простоты рассматривают шпангоут с постоянным шагом стоек (ребер) и с постоянной изгибной жесткостью. Но при уточнении параметров целесообразно, прежде всего для уменьшения массы, жесткость шпангоутов делать переменной. Так же иногда посту­пают и с нормальными шпангоутами, увеличивая, при прочих неизменных параметрах, например, высоту стенок верхних и нижних полусводов и уменьшая—на боковинах.

Классическая конструкция шпангоута — рама переменной жесткости с оребренной стенкой. Технологически он может изготавливаться целиком штампованным, из нескольких штампованных деталей из одного материала, сборным из разно­образных элементов, выполненных из различных материалов.

Рис. 6

На рис.6а боковины шпангоута, выполненные из стальных поковок, соединены со штампованнымиполусводами из алюминиевого сплава. Шпангоут, показанный на

рис. 6б, состоит из четырех частей: двух стальных кованых боковин со стыковыми консолями, нижнего стального полусвода и комбини­рованной верхней панели, состоящей из плиты из алюминиевого сплава большой строительной высоты и стальной толстой полосы, присоединенной к нижней ее полке.Обе схемы позволяют ра­ционально и дифференцированно распределять нагрузки между элементами).

Общим для всех составных шпангоутов является наличие до­полнительных соединений отдельных частей. Но, несмотря на некоторое очевидное увеличение из-за этого массы конструкции, такие шпангоуты могут оказаться более выгодными при всесторон­нем анализе их преимуществ и особенно с компоновочной точки зрения.

Шпангоуты данного типа часто пересекаются лонжеронами — балками центроплана крыла (рис.7). Такая форма передачи нагрузок от крыла на фюзеляж является наиболее рациональной, поскольку изгибающий момент можно замкнуть по кратчайшему пути в плоскости симметрии фюзеляжа, избежав нагружения арок - полусводов. Тогда шпангоут выполняется разрезанным на две части — верхнюю и нижнюю, — соединенные непосред­ственно на узлах пересекающей балки. Или вдругом варианте — связанным с лонжероном, проходящим спереди (сзади) него, или между сдвоенными шпангоутами. В обоих случаях происходит разделение нагрузок — момент направляется по лонжерону, а в стыках со шпангоутом распределяется пропорционально их изгибным жесткостям.

Рис.7 Рис. 8

К шпангоуту практически невозможно приложить силу не­посредственно в плоскости обшивки. Необходимо предусмотреть место для узла, передающего с крыла сосредоточенную силу. Поэтому всегда существует эксцентриситет, величина которого определяется габаритными размерами самого узла и конструк­цией фитингов(рис.8).

При проектировании подобного узла надо стремиться к умень­шению эксцентриситета путем получения наиболее компактной конфигурации соединения. Это понятно, поскольку при малом эксцентриситете или в идеальном случае при е = 0 нагрузки кратчайшим путем передаются на обшивку, где уравновешиваются, а боковины шпангоута в основном будут работать на сжатие и растяжение. При этом возможна реализация наиболее легкой конструкции шпангоута.

Шпангоуты с глухой стенкой могут быть выполнены в раз­личных вариантах: от сплошного подкрепленного листа до частично зашитых. Они просты по конструкции и имеют малую массу, но большое их число создает трудности при компоновке (Рис. 9).

Эти шпангоуты, так же как и рамно-стержневые, которые бу­дут рассмотрены ниже, характеризуются тем, что в них наиболее полно можно реализовать принцип восприятия оболочковой кон­струкцией в целом и подкрепленной мембраной сосредоточенных сил. Шпангоуты, зашитые полностью или частично стенкой, допускают большое число вариантов конструктивных схем, так как в них существуют различные возможности распределения нагрузок между основными частями — подкрепленной стенкой в зоне действия силы и ободом шпангоута, работающего совместно с прилегающей к нему частью стенки.

Наиболее часто применяется конструкция шпангоута с одной- двумя стойками в центральной части, присоединенными к стенке. Такая схема позволяет разгрузить обод шпангоута от работы на изгиб.

Рис. 9

Нагружение изгибающим моментом сводов шпангоута между стойками при условии, что стенка между ними отсутствует, свя­зано с проявлением результирующего воздействия потоков распре­деленных сил в боковых сегментах. Уравновешивание сил Р на стенках происходит аналогично одностоечной схеме, но именно отсутствие стенки между стойками (рис.9а) вынуждает каждый боковой сегмент работать как самостоятель­ную балку на изгиб, опертую на нижнюю и верхнюю части сводов шпангоутов.

Схемы шпангоутов, приведенные на рис. 9,в,г, могут быть трансформированы в схему комбинированной системы рамно-стержневого типа (рис. 10).

В таких шпангоутах внешние нагрузки главным образом уравновешивается осевыми усилиями в раскосах, распорках- ригелях и частично в элементах рам, практически не вызывая в них значительных изгибных напряжений. (исключая местные, см. рис.9в). На рис.10апоказана работа стержней, которые нагрузят боковины и передадут нагрузку на обшивку панелей на длине Таким образом, вертикальная сила Р

уравновесится распределенными силами, вызывающими сжатие раскосов, растяжение ригеля

(с незначительными деформациями) и сдвиг обшивки.

Рис. 10

Стыковые шпангоуты

Стыковые шпангоуты играют особую роль в КСС фюзеляжа, характеризуемую рядом специфических требований, которые свя­заны с условиями эксплуатации. Установленные в местах эксплуа­тационных разъемов частей фюзеляжа, они должны обеспечивать, кроме точных аэродинамических обводов в месте соединения, вы­сокую точность размеров под стыковые болты, шага между ними, сохранение неизменной фронтальной плоскости стыка. Указан­ные требования по точности выполнить на практике трудно, учи­тывая большие размеры стыка и число стыковых болтов (мини­мальное — 4, а максимальное — по числу продольных элементов).

Жесткостные характеристики шпангоутов в направлении из его плоскости имеют большое значение не только для эксплуата­ции, но и для его прочности. Как в любом соединении, в плоскости стыковых шпангоутов происходит нарушение равномерности пе­редачи нагрузок, и тем резче, чем меньше число стыковых узлов. Жесткостные характеристики шпангоутов имеют не меньшее значение и при большом числе стыковых болтов. В этом случае появляется опасность неодинакового упругодеформированного состояния элементов. Естественно, что большое число стыков позволяет конструктору в соответствии с уменьшением нагрузки на каждый уменьшить потребные сечения. Но в то же время следует обратить особое внимание на выбор формы сечений, которая должна гарантировать его высокую жесткость.

Из соображений надежной работы стыка, его нераскрывае­мости, исключения в зоне гермоотсеков так называемого «дыхания» соединений в многоточечных конструкциях относительно малой жесткости болты на шпангоутах ставят с шагом 150 ... 200 мм. Такая плотная постановка болтов, практически с минимальным шагом, позволяет достичь равноупругого состояния, даже при наличии производственных неточностей в обеспечении парал­лельности стыкуемых поверхностей.

Часто в соединение между стыкуемыми шпангоутами уста­навливают уплотнительные кольца и прокладки. Они более на­дежно работают при установке большого числа болтов. Однако однозначных рекомендаций по выбору числа болтов не существует.

В эксплуатационном разъеме стыковые болты должны пере­давать все нагрузки с одной части фюзеляжа на другую. При этом сами болты будут работать на растяжение и на срез. Если болтов мало, то перерезывающая сила Qи крутящий момент М_крнагружают их приблизительно равномерно.

Нередко стыковые болты разгружают от передачи нагрузок срезом, применяя соответствующим образом ориентированные рифленые накладки, уступы, пазы. Разгрузку можно осуществ­лять как в направлении преобладающих сил (для неманевренных самолетов, например, только от сил, действующих в вертикальной плоскости), так и в любом другом.

Выбор места постановки и числа стыковых болтов диктуется многими соображениями, но часто их расположение выбираютпрежде всего из условия ак­тивного включения в работу от действия всех видов

на­грузок. Поэтому при малом числе болтов располагать их по вертикальной или горизонтальной оси или сосредотачи­вать вблизи осей нецелесообразно, так как нагружение в одном направлении выключает болт или группы болтов из работы в перпендикулярном к действующей нагрузке направ­лении. Однако, учитывая маневренные особенности самолета, можно найти рациональное группирование болтов по периметру шпангоута, соответствующее преобладающим (по величине и частоте действия) нагрузкам. Желательно соединение выполнять болтами одного диаметра.

Из строительной механики известно, что сосредоточенные силы по болтам стыкового соединения постепенно распреде­ляются на смежные элементы оболочковой конструкции, и на некоторой длине происходит полное выравнивание напряжений в них до среднерасчетного значения .

Для ти­пичных стыков стрингерных полумонококовых фюзеляжей при большом числе болтов затухание происходит практически на расстоянии, не больше пролета между двумя смежными шпангоу­тами. Для стыков с небольшим числом болтов, в лонжеронных схемах, длина затухания увеличивается до

— расстоя­ние между соседними болтами) и может достигать (в случае, например, четырехточечного стыка).

Обычно в непосредственной близости от стыка обшивка подкреплется подкладками, фестонными лентами, отдельными для каждого болта косынками. Обод шпангоута может быть сборным или монолитным. (Рис. 11)

Рис. 11 1 — обшивка; 2 — фитинг; 3 — обод шпангоута; 4 — стрингер;5-фасонный обод