Стабилизатор самолета

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Задание

Разработать стабилизатор маневренного самолета. КСС стабилизатора - двухлонжеронная. Вариант задания - Г-2-2

2. Схема консоли стабилизатора

Нервюра №1-бортовая

Нервюра №2-корневая

Нервюры №№ 3, 4, 5, 7, 8, 9, 10 - обычные

Нервюры №№ 6, 11 - силовые

Обозначения, принятые в сечениях.

Обозначения:

b - хорда, мм;

Х₁ -координата оси переднего лонжерона от носка профиля, мм;

Х₂ - расстояние между лонжеронами, мм;

Х₃ - координата центра жёсткости ( Ц.Ж. ) от оси переднего лонжерона, мм; Х₄ - координата оси вращения РВ, мм;

Н_{пер.л-на} - строительная высота переднего лонжерона, мм;

Н_{задн. л-на} - строительная высота заднего лонжерона, мм;

- сила, действующая вдоль стенки переднего лонжерона от воздействия силы Q, кг;

- сила, действующая вдоль стенки переднего лонжерона от воздействия крутящего момента М_крут., кг;

-сила, действующая вдоль стенки заднего лонжерона от воздействия силы Q, кг;

-сила, действующая вдоль стенки заднего лонжерона от воздействия крутящего момента М_крут., кг;

F- площадь, ограниченная теоретическим контуром и осями переднего и заднего лонжеронами, мм².

3. Определение нагрузок на элементы конструкции

В полете на стабилизатор действуют распределенные аэродинамические силы, приложенные непосредственно к обшивке в виде сил разряжения и давления и сосредоточенные массовые силы от агрегатов (РВ), приложенные в узлах навески. Воспринимаются эти нагрузки КСС стабилизатора.

Определение геометрических параметров и нагрузок,

действующих в сечении А-А.

Сечение А-А - корневое сечение.

b = 1107.54мм.

Х₂ = 500 мм.

Н_{пер.л-на} = 94 мм;

Н_{задн. л-на} = 70 мм;

?Q=3825 даН (снято с эпюры);

М_изг.=3035 даН (снято с эпюры);

Распределение нагрузки ?Q между стенками переднего и заднего лонжеронов производится исходя из того, что данная нагрузка ( условно ) приложена в Ц.Ж. сечения, т.е. отсутствует крутящий момент. Распределение производится по формуле:

= ?Q · = 3825 · = 2460,5 даН.

?Q · = 3825· = 1364,5 даН.

Определение Ц.Ж. - точки, относительно которой сумма моментов от действия сил и

Х₃= = ·мм.

Расчет панели

Определяем силы, действующие на верхнюю и нижнюю панели:

Введем коэффициент K, характеризующий долю момента, воспринимаемого поясами: K=0,85

Площадь переднего лонжерона:

Для сжатой панели вводим приведенную толщину обшивки:

Толщина обшивки:

где t - шаг стрингеров

Задаемся добш, дmin<добш< дmax

Потребная площадь стрингера:

Определяем толщины стенок лонжеронов

q?пер. = qQпер. + qMкр

q?зад. = qQзад. - qMкр

Проверяем панель и стенки лонжеронов на устойчивость при сдвиге по формуле:

Где

Для стенки:

а- расстояние между стойками, подкрепляющими стенку

b- высота стенки

Для обшивки:

а- расстояние между стрингерами

b- расстояние между нервюрами

Результаты расчетов приведены в таблице:

Расчет нервюр

Определяем аэродинамическую нагрузку, действующую на нервюры:

q - распределенная нагрузка по размаху ГО

?Z - шаг нервюр. Определяем потребную площадь стенки:

Н_ст - высота стенки

Задаемся дст.

Проверяем стенку на потерю устойчивости:

,

где

Расчет усиленных нервюр

Усиленные нервюры помимо сохранения аэродинамического контура и восприятия воздушной нагрузки предназначены для восприятия сосредоточенных нагрузок, в данном случае нагрузка, передаваемая через кронштейн навески руля высоты на стенки лонжеронов.

Нагрузка ?Q с кронштейна подвески руля высоты через стенку нервюры распределяется между стенками лонжеронов пропорционально их жесткости на изгиб. Изгибающий момент кронштейна добавляется к моменту R1*B , воспринимается поясами нервюр и передается на обшивку в виде потока касательных сил, трансформируясь в крутящий момент крыла:

Поток погонных касательных сил определится выражением:

Перерезывающая сила в сечени стенки нервюры будет равна:

Изгибающий момент:

где Нх - высота стенки в сечении x,

Нх ср - средняя высота контура до сечения х.

Результаты расчетов приведены в таблице:

5. Расчет проушины моментного узла

Моментный узел передает на фюзеляж изгибающий момент в виде пары сил и перерезывающую силу от стенки лонжерона. Тип соединения - ухо-вилка.

Болт работает на срез в 2х плоскостях, выбираем болт d=16 мм, материал 16ХСН, Pразр=137300 Н в одной плоскости.

Посадка болта ,тогда Ксм=1, n=2-количество плоскостей среза. Определяем толщину уха из расчета на смятие:

Разрыв:

(С округлением в большую сторону)

Срез:

6. Схема управления рулем высоты

Кронштейн 1 соединен с гидроцилиндром управления, вал 3 передает крутящий момент на руль высоты 6. Соединение вала с кронштейном- сварное. Передача крутящего момента осуществляется через кольцо 4, соединенное с валом заклепками. Кольцо устанавливается после запрессовки шарнирных подшипников 2 и 5, воспринимающих радиальную нагрузку. Подшипник 5 установлен в плоскости бортовой нервюры, подшипник 2 закреплен на силовом шпангоуте.

Расчет шарнирного момента руля высоты

где:

m - коэффициент шарнирного момента

S - площадь рулевой поверхности

Bср - средняя хорда рулевой поверхности

С - плотность воздуха,

V - скорость набегающего потока, ,

Мш=860 Н*м

Для расчета принимаем Мш=940 Н*м, труба ,

Выбираем трубу d=24, D=30 мм

Исходя из диаметра вала выбираем подшипник:

Шарнирный подшипник Ш30, d=30мм, D=47мм (ГОСТ 3635-78) (подшипник 5 на схеме) Допускаемые радиальные нагрузки при числе повторных нагружений не более 5000: 176520Н. Число повторных нагружений более 100000.

7. Технологическая проработка конструкции агрегата

Все детали стабилизатора выполнены из алюминиевых сплавов. Соединения по внешним обводам выполняются заклепками с потайными головками, а также где это необходимо заклепками с односторонним подходом. Соединения элементов каркаса такими же заклепками, заклепками для прессовой клепки и болтами. Передний и задний лонжероны - сборной, клепаной конструкции, состоят из фрезерованных полок и стенок, с подкрепляющими их стойками-уголками. На лонжероны установлены через башмаки узлы стыковки с фюзеляжем, кроме того, задний лонжерон имеет узлы крепления руля направления. Не силовые нервюры стабилизатора цельнометаллические и выполнены из листа. Конструкция нервюр вдоль осей кронштейнов навески усиленная. Конструкция секций носка металлическая. Руль высоты клепанной конструкции и навешен на стабилизатор с помощью трех узлов навески.

Детали на сборку поступают в соответствии с оформленными картами согласования поставки.

Стабилизатор собирается в стапеле, вторым лонжероном вниз, расположенным в горизонтальной плоскости. Закладываются лонжероны, панель правого борта. Собираются пояса нервюр с панелями правого борта, со стенками. Устанавливаются панели левого борта. Собираются пояса нервюр с панелями левого борта.

1. Сборка подсборок.

Лонжероны собираются в отдельных приспособлениях. Перед снятием лонжеронов с приспособлений, засверлить по кондукторам приспособления БО, по которым лонжероны фиксируются в стапеле сборки стабилизатора.

Соединить стенки лонжеронов с поясами. Разметить и приклепать уголки, соединяющие стенку лонжерона со стенками нервюр.

2. Правый борт

Установить в стапель сборки стабилизатора лонжероны 1 и 2 Установить моментные узлы по 1 и 2 лонжерону бортовой нервюры. Соединить болтами моментные узлы с поясами лонжеронов по СО.

Установить в стапель бортовую (1) и корневую (2) нервюры, 6-ю и 11-ю нервюру по СО. Соединить стенки нервюр со стенками лонжеронов по СО и приклепать.

Установить в стапель промежуточные нервюры 3-5, 7-10 по СО. Соединить с уголками заклепками.

На лонжерон 2 установить по фиксации стапеля кронштейны навески руля высоты. Разделать отверстия крепления кронштейна к стенке лонжерона. Соединить кронштейны с силовыми нервюрой.

Установить носок стабилизатора по СО, клепать с поясами лонжерона 1.

Установить нижнюю панель по СО. Под рубильники верхней панели подложить имитатор обшивки, прижать рубильниками.

Клепать панель с поясами нервюр и лонжеронов.

Открыть рубильники, снять имитатор обшивки, установить верхнюю панель по СО, прижать рубильниками.

Клепать вытяжными заклепками панель с поясами нервюр и лонжеронов. Срезать выступающий сердечник. Открыть рубильники, снять стабилизатор.

3. Внестапельная сборка.

Навесить руль высоты.

Транспортировать стабилизатор на стыковку в цех основной сборки.

Разработка сборочного приспособления.

Описание стапеля для сборки киля.

Стапель для сборки стабилизатора выполнен по стандартной схеме. Стапель состоит из двух опор ? колонн, на которых смонтированы верхняя и нижняя балки. На верхней балке установлены узлы крепления рубильников, которые состоят из стакана и вилки, залитой в стаканах цементом. Рубильники располагаются на метах установки нервюр. В рабочем положении рубильники закрепляются фиксаторами типа «ухо?вилка». Подъем рубильников осуществляется смонтированными на верхней балке гидроподъемниками.

Сборка приспособления производится по монтажному эталону. Основание устанавливают на платформе, залитой цементом в полу цеха. Стыковка колонн, верхней и нижней балки производится с помощью сварки. Они выставляются друг относительно друга, с помощью нивелиров. Балки поступают на сборку с приваренными стаканами по дистанции расположения рубильников. стабилизатор маневренный самолет нагрузка

Размещено на Allbest.ru