Требования к конструкции, Выбор конструктивно-силовой схемы узла - Проектирование узла крепления цельноповоротного горизонтального оперения к фюзеляжу

Требования разрабатываются исходя из назначения, условий работы узла. Крепление ЦПГО к фюзеляжу представляет собой соединение двух агрегатов самолета. К такому соединению предъявляются требования:

    1. Конструкция узла должна обеспечивать стыковку ГО и фюзеляжа на этапе окончательной сборки самолета, доступ для осмотра узла в процессе эксплуатации и взаимозаменяемость отдельных деталей узла и оперения в целом; 2. Ресурс узла 5000 полетов (5000 часов); 3. Соединение подвижное, разъемное; 4. Узел ответственный; 5. Узел находится в негерметичном отсеке внутри стабилизатора, температурный диапазон -60 до +50; 6. Достаточные статическую, динамическую и усталостную прочность и жесткость, дающие возможность узлу удовлетворять требованиям "Норм прочности" и воспринимать без разрушения и чрезмерных деформаций эксплуатационные нагрузки; 7. Требование живучести - способность продолжать работу при нерасчетных нагрузках; 8. Высокая технологичность; 9. Минимальное трение в узле навески стабилизатора; 10. Максимальная эффективность оперения.
Выбор конструктивно-силовой схемы узла

Конструктивно-силовая схема (КСС) ЦПГО в значительной степени зависит от положения и способа установки оси вращения. Так как в задании положение оси не задано, то необходимо выбрать его. Ось вращения может быть перпендикулярной плоскости симметрии самолета (рисунок 1.3,а), а может располагаться под углом к ней (рисунок 1.3, б).

схема расположения оси вращения цпго

Рисунок 1.3 - Схема расположения оси вращения ЦПГО: а) прямая ось; б) стреловидная ось

В первом случае конструктивно проще осуществить управление. Также неразрезная ось, получаемая в данном варианте выгоднее в весовом соотношении. Но здесь из-за неравномерности аэродинамической компенсации по размаху получаются большие шарнирные моменты в конструкции [2]. Второй же вариант лишен вышеизложенных недостатков, но здесь получается сложнее узел крепления оси к фюзеляжу и стабилизатору, так как ось проходит под углом и ним.

Конструктивно-силовые схемы оси могут быть следующими: ось жестко связана с фюзеляжем - схема оси (рисунок 1.4, а); схема вала - ось неподвижно связана с конструкцией стабилизатора (рисунок 1.4, б).

схемы закрепления оси вращения

Рисунок 1.4 - Схемы закрепления оси вращения: а) схема оси; б) схема вала

В схеме оси ось работает на срез и изгиб, тогда как в схеме вала ось помимо этого нагружена кручением от действия крутящего момента. Происходит это потому, что крутящий момент воспринимается парой сил на плече от оси до точки соединения привода с рычагом управления ЦПГО (рисунок 1.5). А в схеме вала все виды нагрузок передаются на фюзеляж одним лишь валом и крутящий момент уравновешивается усилием в тяге управления [3]. За расчетную выбираем схему оси, так как она проще в конструктивном исполнении и не нагружена крутящим моментом.

схема уравновешивания крутящего момента в корневом сечении стабилизатора

Рисунок 1.5 - Схема уравновешивания крутящего момента в корневом сечении стабилизатора

В этом случае подшипники крепятся на усиленных нервюрах стабилизатора, связанных с его продольными стенками. А качалка управления крепится к корневой нервюре стабилизатора (рисунок 1.6). Здесь 1-1' и 2-2' - усиленные нервюры.

ксс цго по схеме оси

Рисунок 1.6 - КСС ЦГО по схеме оси: А, В - подшипники

Исходя из соображений использования максимальной строительной высоты профиля для возможно больших габаритных размеров оси и подшипников, имеет смысл располагать ось совмещенно с осью лонжерона. Но конструктивное исполнения варианта совмещения оси с лонжероном затруднительно из-за требования доступа для осмотра узла в процессе эксплуатации. Так как в этом варианте будет необходимо делать смотровой лючок для доступа к подшипнику, разрезая пояс лонжерона, что негативно скажется на несущей способности и потребует дополнительных затрат масс для компенсации эффекта (рисунок 1.7). Поэтому выбирается схема разделенных оси вращения стабилизатора и оси лонжерона (рисунок 1.8).

предполагаемое место постановки лючка для осмотра узла

Рисунок 1.7 - Предполагаемое место постановки лючка для осмотра узла

схема расположения оси вращения стабилизатора

Рисунок 1.8 - Схема расположения оси вращения стабилизатора

Очевидно, что подшипник А (рисунок 1.6) необходимо располагать как можно ближе к корневой нервюре стабилизатора для уменьшения изгибающего момента, приходящего на ось со стабилизатора. Расстояние же между подшипниками необходимо выбирать, учитывая:

    1. Необходимость как можно большего использования стабилизатора для восприятия изгибающего момента, следовательно, выполнять ось с минимальным разносом подшипников (b уменьшать) (рисунок 1.7); 2. При заданной строительной высоте стабилизатора минимальный размер b определяется условием возможности установки подшипников в заданном обводе стабилизатора [3]

Силовой лонжерон стыковка деталь

расчетная схема оси и стабилизатора, эпюры нагрузок

Рисунок 1.7 - Расчетная схема оси и стабилизатора, эпюры нагрузок

Опоры оси - подшипники в стабилизаторе - располагаются с учетом восприятия ими как радиальных, так и незначительных осевых усилий. Следовательно, опора в корневой нервюре стабилизатора в осевом направлении жестко не фиксируется, что дает возможность некоторого осевого смещения при деформациях стабилизатора от аэродинамической нагрузки. А вторая опора оси фиксируется жестко и зажимается шайбой (2) с гайкой (1) для устранения продольного люфта (рисунок 1.8).

вид второй опоры оси в стабилизаторе

Рисунок 1.8 - Вид второй опоры оси в стабилизаторе

Далее необходимо определить положение тяги управления, так как от этого будут зависеть усилия в опорах оси.

Возможны два принципиальных варианта взаимного положения оси вращения и тяги управления: тяга находится перед осью (1) и тяга находится за осью вращения (2) (рисунок 1.9).

варианты взаимного положения тяги управления и оси вращения цпго

Рисунок 1.9 - Варианты взаимного положения тяги управления и оси вращения ЦПГО

Похожие статьи




Требования к конструкции, Выбор конструктивно-силовой схемы узла - Проектирование узла крепления цельноповоротного горизонтального оперения к фюзеляжу

Предыдущая | Следующая