Общие сведения о конструкции и эксплуатации самолетов

Самолет как система и часть авиационного комплекса

Классификация гражданских самолетов

Классификация самолетов по аэродинамической схеме и конструктивным признакам

Материалы применяемые в авиационных конструкциях • Алюминиевые сплавы – Д 16, Д 19, В 95 (Обшивка, стрингры, лонжеронов, шпангоутов, нервюры…весь силовой набор) – АМЦ, АМг 2, АМг 6 (емкости топливных баков и трубопроводов) – В 65, Д 16 П, АМг 5 (заклепки) • Магниевые сплавы (легче алюминиевых в 1, 5 раза но легко кородирует и пожароопасен) – МА 8 (обшивки рулей, элеронов, закрылков) – ВМ 65 -1 (нагруженные детали систем управления, качалки, кронштейны) – МЛ 5 (диски колес, штурвалы, детали) • Стали – Сталь 20, Сталь 40 (Малонагруженные элементы конструкции) – 30 ХГСА, 30 ХГСНА (Ответственные узлы, лонжероны, качалки, кронштейны) – 12 Х 18 Н 10 Т (корозионностойкая сталь) • Композиционные материалы (позволяют снизить массу конструкции на 20… 30%) – Стеклопластики, углепластики, боропластики (См. рис на следующем слайде)

Применяемость КМ в конструкции самолета

Крыло – несущая поверхность самолета, предназначенная для создания аэродинамической подъемной силы, необходимой обеспечения полета и маневров самолета на всех режимах, предусмотренных тактико-техническими требованиями. Крыло принимает участие в обеспечении поперечной устойчивости и управляемости самолета и может быть использовано для крепления шасси, двигателей, для размещения топлива.

Параметры, характеризующие форму крыла • Форма крыла в плане (виде сверху)

Параметры, характеризующие форму крыла • Форма крыла при виде спереди

Параметры, характеризующие форму крыла • Форма поперечного сечения (профиля) крыла плосковыпуклый S- образный ромбовидный двояковыпуклый не симметричный двояковыпуклый симметричный клиновидный суперкритический

Нагрузки действующие на крыло 1. Распределённые аэродинамические силы, 2. Массовые силы конструкции крыла, 3. Сосредоточенные массовые силы от агрегатов и грузов.

Нагрузки действующие на крыло

Назначение и конструкция основных элементов крыла • Обшивка -образует поверхность крыла, придает ей обтекаемую в соответствии с выбранным профилем форму, непосредственно воспринимает аэродинамическую нагрузку и передаёт её на элементы продольного и поперечного набора крыла, работает а сдвиг от кручения крыла, принимает участие в восприятии изгибающего момента М, работая при этом вместе со стрингерами на растяжение или сжатие.

Обшивка из листов дюралюмина Соединение встык Соединение внахлёст

Обшивка из слоистых конструкций

Конструктивные варианты заделок кромок и законцовок трёхслойной обшивки в конструкций типовых узлов соединений

Монолитные панели

Назначение и конструкция основных элементов крыла • Стрингеры -продольные элементы, подкрепляющие обшивку. Нагружены осевыми усилиями от изгибающего момента крыла и поперечными силами от местной воздушной нагрузки.

Назначение и конструкция основных элементов крыла • Лонжероны - продольные балки, состоящие из стенок и поясов

Балочный лонжерон с поясами из уголковых профилей, и одной стенкой: 1 -пояса; 2 -стенка; 3 -уголковые профили; 4 -швеллерный профиль; 5 -стыковые узлы; 6 -стойки; 7 -накладка на стенку

Конструкция лонжерона с монолитными поясами и стенкой: 1 -пояса; 2 -профиль пояса; 3 - «усики» для крепления обшивки; 4 -стыковой узел

Ферменный лонжерон из профилей 1 -пояс; 2 -ребро жесткости; 3 -подкос; 4 -болты

Ферменно-балочный лонжерон из труб 1 -пояс; 2 -узел соединения отсеков пояса; 3 -раскос; 4 -стенка; 5 -стыковые узлы

Сечения лонжеронов

Конструкция стенок лонжерона

Назначение и конструкция основных элементов крыла по назначению Нервюры Нормальные (Сохраняют форму профиля крыла и передают местные воздушные нагрузки на крыло) Бортовая (корневая) Поясные (Устанавливают Усиленные (Служат для на участки крыла занятые топливными баками нишами под шасси и т. д. ) восприятия сосредоточенных сил и моментов от агрегатов) по конструкции балочная рамная ферменная смешанная (ферменно-балочная)

Конструктивные схемы нервюр -балочная; -рамная; -ферменная; -смешанная (ферменнобалочная)

Конструктивно-силовые схемы крыла. 1 -лонжероны; 2 -продольные стенки; 3 -стрингеры; 4 -обшивка

Конструкция однолонжеронного крыла

Конструкция двухлонжеронного прямого крыла

Конструкция многолонжеронных крыльев

Отъемная часть крыла кессонной конструкции: 1 -съемная панель; 2 -носок; 3 -бак-топливоотсек; 4 транспортировочные узлы; 5 -передний лонжерон; 6 лючки; 7 -концевой обтекатель; 8 -люк; 9 торцевая нервюра бакаотсека; 10 -задний лонжерон; 11 -нервюра; 12 люкн; 13 -узлы подвескн элерона; 14 уплотннтельная пленка; . 15 -противообледенитель; 16 -кольцо; 17 -прокладка; 18 -уплотннтельная замазка; 19 самоконтрящаяся гайка; 20 - болт; 21 -разъемная нервюра; 22 - соединительные ленты; 23 -стрингер

Конструкция кесонного крыла

Конструкция моноблочного тонкого крыла без стрингеров и нервюр

Принципиальные схемы расположения стыковых узлов а-однолонжеронное крыло (три точки крепления); бдвухлонжеронное крыло (четыре точки крепления); втонкое однолонжеронное крыло (четыре точки крепления); г-кессонное крыло (крепление по контуру); д-моноблочное крыло (крепление по контуру); е-крыло с трубчатым лонжероном (крепление по фланцу); жкрыло с подкосами (крепление двумя шарнирными узлами)

Узлы стыковки крыла с фюзеляжем

Механизация крыла -Представляет собой систему устройств (закрылков, щитков, предкрылков и др. ), предназначенных для управления подъёмной силой и сопротивлением самолёта, главным образом для улучшения его ВПХ. Эти же устройства могут применяться для повышения манёвренных возможностей лёгких скоростных самолётов, а часть из них, например предкрылки, - для улучшения поперечной устойчивости и управляемости самолёта при полёте на больших углах атаки, особенно на самолётах со стреловидным крылом.

Механизация крыла • Щитки -подвижная часть нижней поверхности крыла у его задней кромки, отклоняемая вниз для увеличения подъёмной силы крыла и его сопротивления. С фиксированной осью вращения Выдвижные

Механизация крыла • Закрылок -профилированная подвижная часть крыла, расположенная в его хвостовой части и отклоняемая вниз для увеличения подъёмной силы крыла Поворотный закрылок- закрылок, поворачиваемый вокруг связанной с крылом оси вращения. Выдвижной закрылок- закрылок, поворачиваемый относительно оси вращения и одновременно смещаемый назад вдоль хорды крыла для увеличения его площади

Механизация крыла Щелевой закрылок- закрылок при отклонении которого между его носком и крылом образуется профилированная щель. Многощелевой закрылок- закрылок, составленный из нескольких подвижных звеньев, отклоняющихся на разные углы и разделяющихся профилированными щелями.

Конструкция поворотного и выдвижного закрылков. Конструкция монорельса и каретки

Конструкция каретки и узлов её крепления

Конструкция трёхщелевого закрылка и его элементов

Конструкция хвостового звена трёхщелевого закрылка

Механизация крыла -подвижные части крыла в • Тормозные щитки (интерцепторы) виде профилированных щитков (пластин), расположенные на верхней поверхности крыла впереди закрылков и служащие для управления подъёмной силой.

Механизация крыла • Предкрылки - профилированная подвижная часть крыла, расположенная в носовой его части. а, б, е) выдвижной предкрылок, г) отклоняемый носок, д) предкрылок Крюгера

Конструкция элементов механизации передней кромки крыла

Средства для улучшения обтекания крыла •

Органы управления • Элероны – подвижные части крыла, расположенные у задней кромки крыла на его концах и отклоняемые одновременно в ппротивоположные стороны (одни элерон — вверх, другой элерон — вниз) для создания крена. Они предназначены для управления самолетом относительно его продольной оси X. • Руль высоты – необходимы для управления по углу тангажа • Руль направления – необходимы для управления ко углу рыскания

Компенсация усилий рулей и элеронов • Роговая и аэродинамическая компенсация

Компенсация усилий рулей и элеронов • Внутренняя аэродинамическая компенсация а—схема устройства компенсатора; б—принцип действия компенсатора

Компенсация усилий рулей и элеронов • Сервокомпенсатор 1—сервокомпенсатор, 2—рычаг сервокомпенсатора; 3—тяга; 4—кронштейн

Компенсация усилий рулей и элеронов • Пружинный сервокомпенсатор

Конструктивная схема управления пружинным сервокомпенсатором 1 -пружина; 2 -вал; 3 -руль направлении; 4 -сервокомпенсатор; 5 -рычаг; 6 -тяга

Балансировка • Весовая

Балансировка • Аэродинамическая

Фюзеляж - предназначен для размещения экипажа, оборудования и целевой нагрузки. В фюзеляже может размещаться топливо, шасси, двигатели. Являясь строительной основой конструкции самолета, он объединяет в силовом отношении в единое целое все его части.

Основные требования к фюзеляжу минимальное увеличение, лобового сопротивления интерференции, что достигается плавным сопряжением поверхностей фюзеляжа с крылом и оперением; рациональные формы, размеры и конструкция фюзеляжа, позволяющие удобно разместить в нем экипаж, пассажиров, оборудование и грузы; следует учитывать и необходимость обеспечения хорошего обзора для экипажа, а также возможность механизации работ по загрузке и выгрузке самолета; в конструкции фюзеляжа должна быть предусмотрена герметизация и теплозвукоизоляция для создания нормальных условий экипажу и пассажирам; компоновка грузовых кабин должна предусматривать размещение основных грузов, сохраняющее заданный диапазон центровок самолета.

Типовые формы поперечных сечений фюзеляжа

Силы действующие на фюзеляж Силы, передающиеся фюзеляжу от соединенных с ним агрегатов самолета (крыла, оперения, шасси и др. ); Массовые силы агрегатов, грузов и оборудования, расположенных в фюзеляже; Погонная нагрузка от массовых сил конструкции фюзеляжа; Аэродинамические силы, распределенные по поверхности фюзеляжа; Силы внутреннего давления в герметических отсеках фюзеляжа.

Конструктивно-силовые схемы фюзеляжей

Конструкция балочнострингерного фюзеляжа

Конструкция ферменного фюзеляжа

Характеристики балочного и ферменного фюзеляжей по предъявляемым к ним требованиям

Конструкция фонаря кабины пассажирского самолета

Варианты герметизации стыковых соединений

Варианты гермовводов элементов проводки управления

Список источников • Конструкция самолетов. Шульженко М. Н. , Изд. 3 -е, перераб. И доп. М. , «Машиостроение» , 1971, стр. 416. • Житомерский Г. И. Конструкция самолетов: Учебник для студентов авиационных специальностей вузов. – М. : Машиностроение, 1991. – 400 с. : Ил.