Главная Проектирование самолета 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 [ 78 ] 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 Мейты fopHSOHTajibHoro и вертикального оперений должны быть увязаны друг с другом и с силовыми элементами фюзеляжа, расположение которых зависит также от компоновки хвостовой (или носовой при схеме утка ) части фюзеляжа - от наличия в ней силовых элементов для крепления двигателей, днищ герметических кабин, окантовок люков и пр. Расположение двигателей в хвостовой части фюзеляжа выдвигает новое требование по расположению основных силовых элементов фюзеляжа и оперения, связанное с обеспечением безопасности полета в случае рузрушения дисков турбин двигателей. Все основные силовые элементы фюзеляжа и оперения должны быть расположены таким образом, чтобы при разрушении турбины двигателя они либо совсем не могли быть повреждены разлетающимися с большой скоростью осколками, либо вероятность этого повреждения была бы наименьшей. Особенно трудно это требование выполняется лри наличии в хвостовой части фюзеляжа третьего (центрального) двигателя, устанавливаемого в настоящее время на многих околозвуковых пассажирских самолетах [Ту-154, Як-40, Боинг 727 и Локхид L-1011 Тристар (США), DH-121 Трайдент (Англия), рис. 17.10]. Остановимся сначала на конструктивно-силовых схемах и схемах стыковки поверхностей оперения, состоящих из неподвижных частей (стабилизатора и киля) и шарнирно навешенных на них рулей. /1-А Рис. 17.10. Расположение двигателей и основных силовых элементов хвостовой части английского пассажирского самолета Де Хевилленд DH.121 Трайдент , обеспечивающее минимальную вероятность разрушения основных силовых элементов конструкции разлетающимися осколками дисков турбин двигателей: / - передний лонжерон киля; 2 - главный лоижерои киля; 3 - центральный двигатель; 4 - днище герметической кабины; 5 - боковые двигатели; / - плоскости дисков турбин двигателей; - сечеине лонжерона; / ~ зона возможного разрушения лонжерона осколками турбины При таком оперении конструктивно-силовые схемы стабилизатора и киля практически не отличаются от соответствующих схем крыльев, рассмотренных ранее. В конструкции этих агрегатов на легких самолетах применяется, как правило, двухлонжерон-ная схема, на тяжелых самолетах - кессонная или многолонжероиная схема. Рули, как правило, выполняют по однолонжеронной схеме с нервюрами, расположенными перпендикулярно лонжерону. Часто в хвостовой части рулей вместо нервюр используют клееные или сварные конструкции с сотовым заполнителем или пеноза-полнителем. При расчленении рулей на секции с независимыми приводами, применяемыми на тяжелых самолетах для повышения безопасности полета, каждая из секций подвешивается на двух опорах и не связывается с соседними. Количество секций в этом случае выбирается, исходя из принятой в проекте степени резервирования и допустимого числа отказов бустеров. Наиболее легкой получается конструкция в том случае, если удается пропустить через фюзеляж основные силовые элементы оперения, работающие на изгиб (лонжероны или кессон). Однако такую конструкцию не всегда удается выполнить на легких самолетах с двигателями, расположенными в хвостовой части фюзеляжа. Если горизонтальное оперение на таких самолетах нельзя перенести в верхнюю или нижнюю часть сечения фюзеляжа, то лонжероны стабилизатора так же, как и киля, крепятся стыковыми узлами к усиленным шпангоутам фюзеляжа. Во избежание перетя-желения конструкции необходимо стремиться к тому, чтобы стыковые узлы киля и стабилизатора всегда располагались на одних и тех же усиленных шпангоутах фюзеляжа (рис. 17.11). При Рис. 17.11. Конструктивно-силовая схема стыковки оперения с усиленными шпангоутами фюзеляжа, внутри которого установлен двигатель: / - усиленные продольные элементы; 2 - стыковые узлы; 3 - двигатель; 4 - кольцевой силовой шпакгрут; 5 - вариант установки наклонных шпангоутов такой схеме крепления стреловидного оперения (так же как и крыла) изгибающий момент, воспри21имаемый продольным элементом оперения (изображен вектором М зг.оп). У борта фюзеляжа раскладывается на две составляющие, действующие вдоль плоскости наибольщей жесткости щпангоута М р.ш и перпендикулярно ей При установке стабилизатора с неразрезанными продольными элементами в верхней части сечения фюзеляжа средняя часть (кессон) стабилизатора пропускается между двумя силовыми щпангоутами фюзеляжа (рис. 17.12). Задний лонжерон стабилизатора крепится к заднему из этих щпангоутов, передний - к переднему. Если стабилизатор проектируется переставным, то неподвижными узлами, относительно которых происходит поворот стабилизатора, как правило, делают задние, а передние узлы крепления заменяют кронштейном крепления механизма привода, как это показано на рис. 17.12. Для более равномерного распределения нагрузок на передний и задний усиленные шпангоуты фюзеляжа при несимметричном нагружении правой и левой половин горизонтального оперения узел крепления механизма привода переставного стабилизатора может выполняться с направляющими рельсами или с двухзвенни-ком (типа шлиц-шарнирного, применяемого на стойках шасси). Рис. 17.12. Схема установки стабилизатора с изменяемым углом установки в верхней части сечения фюзеляжа: / - передний лонжерон киля 2 - продольные элементы (усиленные стрингеры), воспринимающие составляющую Мр, возникающую при передаче изгибающего момента со стреловидного киля иа прямые шпангоуты фюзеляжа (см. рис. 17.11); 3 - гайка с шарнирной подвеской; 4 - ходовой винт механизма перестановки стабилизатора; 5 - привод механизма перестановки (гидро- или электродвигатель с редуктором); 6 - передний усиленный шпангоут фюзеляжа (иа поперечном сечении показан условным контуром); 7 - полу шпангоуты (со срезанной верхней частью); 8 - бортовые продольные элементы (усиленные стрингеры, окантовывающие вырез для кессона стабилизатора)- 9 - задний силовой шпангоут фюзеляжа; 10 - узлы крепления стабилизатора к фюзеляжу-- задний лонжерон киля; 12 - секторные пластины-обтекатели, закрывающие ппо-резн в борту фюзеляжа (контур выреза обшнвки в бортах фюзеляжа для обеспечения возможности изменения угла установки кессона стабилизатора показан пунктиром кессон стабилизатора заштрихован); / - полетное положение; - взлетно-посадочное поло-женне; / - прорезь в борту фюзеляжа воспринимающими часть нагрузок от изгибающего момента. Примеры таких конструкций показаны на рис. 17.13, б, в. Для сравнения на рис. 17.13, а приведена схема, в которой изгибающий момент от несимметричной нагрузки на правой и левой консолях горизонтального оперения воспринимается только задними узлами крепления кессона стабилизатора; балансировочная и маневренная нагрузка {Yj o) воспринимается задними узлами и ходовым винтом привода. В схеме рис. 17.13, б, благодаря установке у переднего узла шлиц-шарнирного двухзвенника, задний узел крепления кессона стабилизатора частично разгружается от изгибающего момента; сила Гг. о, как и при схеме рис. 17.13, а, воспринимается задними узлами и ходовым винтом привода. Изменение угла установки стабилизатора, как правило, осуществляется с помощью винтовового механизма (подъемника), приводимого во вращение от гидро- или электромоторов, а иногда и вручную с помощью аварийной механической системы, связывающей подъемник со специальным штурвальчиком в кабине. Винтовой подъемник может крепиться непосредственно к кронштейну стабилизатора. Но в этом случае вся нагрузкас горизонтального оперения (за исключением части, приходящейся на задние узлы крепления стабилизатора) должна восприниматься Рис. 17.13. Различные варианты выполнения переднего узла привода стабилизатора с изменяемым углом установки: а - без дополнительных силовых элементов; б - с шлиц-шариириым трехзвенником; в - с шлиц-шариириым трехзвенником с кинематическим замком; / - кессон стабилизатора- 2 - гайка с шарнирной подвеской; 3 - ходовой винт; 4 - привод механизма перестановки; 5 - задние узлы крепления стабилизатора (к фюзеляжу или килю); 6 - кронштейн подвески гайки 2; 7 - звенья шлиц-шаринра; 8 - звенья кинематического замка выполненные в виде шлиц-шарнирного механизма; 9 - предохранительный упор кинематического замка; / - полетное положение; - взлетно-посадочное положение; / - звенья кинематического замка распрямлены, нагрузка иа ходовой вннт не передается подъемником (рис. 17.13, а, б). Для разгрузки подъемника в полете на больших скоростях, когда стабилизатор отклонен носком вверх (положительные углы установки) и аэродинамические нагрузки максимальны, может применяться специальный шлиц-шарнирный механизм с кинематическим замком, воспринимающим эти нагрузки и разгружающим подъемник. Звенья этого механизма также частично разгружают задние углы крепления стабилизатора от изгибающего момента (рис. 17.13, е). При Т-образной схеме оперения возникает ряд особых конструктивных задач, отличных от задач размещения горизонтального оперения на фюзеляже. Для уменьшения вредной интерференции потоков, обтекающих горизонтальное и вертикальное оперение, рекомендуется горизонтальное оперение устанавливать таким образом, чтобы линия максимальных толщин его профилей была сдвинута назад относительно этой линии вертикального оперения на величину е як (0,10...0,15) Ьв.о. Установка горизонтального оперения на вертикальном приводит к существенно более высокой загрузке последнего, чем в рассмотренных ранее схемах. Эти дополнительные нагрузки на вертикальное оперение возникают как при скольжении (вследствие неравномерного обтекания правой и левой консолей горизонтального оперения на вертикальное оперение действует изгибающий момент перпендикулярно его плоскости), так и в полете без скольжения (балансировочная и маневренная нагрузки на горизонтальном оперении создают для неподвижной части вертикального оперения дополнительный изгибающий момент в его плоскости). Для восприятия этих дополнительных нагрузок конструкция вертикального оперения должна выполняться более мощной, что заметно сказывается на увеличении ее массы (на 50...70 %) по сравнению с массой свободного вертикального оперения той же площади. Однако увеличение эффективности вертикального оперения из-за установки на нем горизонтального, играющего в данном случае роль концевой шайбы, позволяет уменьшить потребное значение Sp. д. Вследствие этого общее увеличение массы конструкции Т-образного оперения снижается до 15...20 %. При выборе положения лонжеронов киля с расположенным на нем горизонтальном оперении приходится искать оптимальное расстояние между лонжеронами киля, при котором масса конструкции получается наименьшей. Обычно это достигается при расположении переднего лонжерона в пределах (0,15...0,20) а заднего - в пределах (0,60...0,65) Ь.о- Шарнирный узел поворота стабилизатора, как правило, устанавливается на заднем лонжероне киля. Механизм привода стабилизатора крепится к переднему лонжерону и усиленным нервюрам. Место стыка горизонтального и вертикального оперений закрывается обтекателем, конструкции которого могут быть раз- Рис. 17.14. Различные варианты оформления внешних обводов при установке переставного стабилизатора на киле: а - примеиение неподвижного обтекателя прн небольших изменениях Угла Устаиовки стабилизатора; б - обтекатель стыка горизонтального и вертикального опереинй с не подвижной передней и подвижной задней частью; в - подвижный обтекатель, связанный сТстаилнзатУом (схем? позволяет максимально увеличить хорду иеразрезиой ча стабилизатора-кессона); / - контур выреза обшивки по бокам обтекателя г - кес стабилизатора; 3 - механизм перестановки стабилизатора; 4 - передний J киля- 5 - силовая концевая нервюра кнля; 6 - задний лоижерои киля; 7 - сти кессон лонжерон шарнир- ной и неподвижной частей обтекателя; 12 - кронштейн привода билизатора 73 -передняя неподвижная часть обтекателя, закрепленная иа киле; 14 - °5. -гекятель связанный со стабилизатором; 15 - верхняя закоицовка киля, охватываемая обтекателем прГвзлетно-посадочиом положении стабилизатора; 16 - я перехода обвода киля в обвод охватываемой обтекателем верхней закоицовки; / - потребное уве-личение обтекателя при закрывании верхних щелей при взлете и посадке Е делены на три типа. Если обтекатель достаточно большой на (рис. 17.14, а), конструкция стыка напоминает соединение подвижного стабилизатора с фюзеляжем. В конструкции, показанной на рис. 17.14,6, хвостовая часть обтекателя подвижна, так как связана со стабилизатором, передняя - неподвижно крепится к килю. На тяжелых самолетах, где из-за большой площади горизонтального оперения нагрузки весьма велики и кессон стабилизатора |
© 2011 - 2024 www.taginvest.ru
Копирование материалов запрещено |