3.1 Розрахунок зовнішніх навантажень, діючих на консольну частину крила

Зовнішні навантаження, діючі на літак під час польоту або посадки і руху по землі, називаються експлуатаційними. Напруження в елементах конструкції від цих навантажень не повинні перевищувати межі пропорційності або межі текучості матеріалу для уникнення залишкових деформацій в елементах понад регламентовані.

Коефіцієнт безпеки показує в скільки разів руйнівне навантаження більше максимально можливого експлуатаційного навантаження:

де - руйнівне (розрахункове) навантаження;

- максимально можливе експлуатаційне навантаження;

- коефіцієнт безпеки.

Коефіцієнт безпеки вводиться в розрахунки для забезпечення певного рівня безпеки конструкції від дії максимальних навантажень з врахуваннями розбігу величини зовнішніх навантажень, діючих на конструкцію, розбігу несучої здатності конструкції в звязку з допустимими відхиленнями технологічних процесів і механічних характеристик матеріалів.

З точки зору забезпечення безпеки польоту коефіцієнт безпеки необхідно брати найбільшим, а з точки зору отримання найліпших льотно-технічних якостей - найменшим. При виборі коефіцієнта безпеки слід керуватися наступним: при максимально можливому експлуатаційному навантаженні напруження в елементах конструкції повинні бути близькими до межі пропорційності ар і не перевищувати межу текучості а5. Кількісні значення коефіцієнту безпеки вказані в нормах льотної придатності (АП-25, АП-23).

В даному проекті при розрахунку коефіцієнт безпеки можна обрати згідно табл. 3.1.

Таблиця 3.1 - Значення коефіцієнту безпеки

Розрахункове навантаження і перевантаження визначаються:

На крило літака діють навантаження: аеродинамічні та масові розподілені та зосереджені сили. На рис.3.1 зображено зовнішні навантаження, діючі на крило при невеликих числах М і на додатних кутах атаки.

Знаючи масу літака т0, експлуатаційне перевантаження пе та

коефіцієнт безпеки , можна визначити величину розрахункової підйомної сили крила за формулою:

,

де - максимальна злітна маса;

пе - експлуатаційне перевантаження (табл. 3.2);

f - коефіцієнт безпеки.

Рис. 3.1 - Навантаження на крило: - розподілене повітряне навантаження; - розподілене масове навантаження, Мдв - маса двигуна

В даному проекті пе обираємо згідно з табл. 3.2 (детальний опис правил вибору наводиться в нормах льотної придатності).

Масове розрахункове навантаження від крила:

літак вантажопідйомність крило аеробус

Таблиця 3.2

Розрахункові навантаження від зосереджених мас (наприклад, від двигунів), що розташовані на крилі, визначаються:

Розподіл аеродинамічного навантаження за розмахом крила має складний характер та обумовлюється: формою крила в плані, наявністю аеродинамічного та геометричного закручення крила, розміщенням мотогондол чи обтічників, а також режимом польоту (віраж, крен тощо). Ми не будемо враховувати вплив вищезазначених факторів. Для спрощення розрахунків приймається:

розподілені аеродинамічні та масові навантаження розподіляються за розмахом пропорційно хордам;

для розрахунків приймається (рис. 3.2);

центр прикладання розподілених масових сил в даному перерізі крила:

о для прямого крила хцм. = (0,42-0,45)bi;

о для стрілоподібного крила хцм. = (0,38-0,42)bi;

о для трикутного крила хцм. = (0,40-0,44)bі;

наближене положення центру жорсткості хцж = 0.3bi

Рис. 3.2 - Сили в перерізі крила:

Хд - координата центру тиску, Хцж - координата центру жорсткості, - точка прикладання повітряного навантаження, - точка прикладання масового навантаження;

зосереджені навантаження прикладаються в центрі мас вантажів;

центр прикладання маси палива - в геометричному центрі перерізу паливного баку;

масові та аеродинамічні навантаження паралельні та протилежно направлені.

Розподілене аеродинамічне навантаження визначається як

Розподілене масове навантаження визначається як:

Результати розрахунків наведені в таблиці 3.3.

Таблиця 3.3 - Розподілене на крило навантаження