ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Особенности авиационных конструкций из "Основы конструирования в самолетостроении Издание 2 " В самолетостроении, как и в общем машиностроении, процесс конструирования завершается разработкой чертежей деталей, узлов и частей самолета. Разработка ведется с учетом функционального назначения каждого элемента конструкции и действующих на него нагрузок, с учетом условий эксплуатации, необходимости получения наименьшей массы, физико-механических свойств материалов и применяемой технологии. В необходимых случаях конструирование может сопровождаться экспериментальными работами. [c.7] Несмотря на разнообразие форм и размеров элементов, входящих в конструкцию самолета, среди них можно выделить типовые, т. е. повторяющиеся с несущественными изменениями в различных узлах и частях конструкций. [c.7] Одним из основных требований при конструировании элементов авиационных конструкций является требование минимальной массы, разумеется, при соблюдении необходимых прочности и жесткости. [c.7] Уменьшение массы конструкции может быть достигнуто разными путями. Один из них — выбор высокопрочных конструкционных материалов с малой плотностью и высоким значением удельной прочности (см. гл. 16). Этот путь дает непосредственное ум еньшение массы силовых элементов конструкции, которые испытывают наибольшие нагрузки и сечения которых выбираются в соответствии с этими нагрузками. [c.7] Однако выбора материала с высокими значениями удельной прочности еще недостаточно для получения конструкции минимальной массы. Важно, чтобы выбранная форма сечений силовых элементов в сочетании с физико-механическими свойствами выбранного для них материала позволила выдерживать наиболее высокие разрушающие напряжения, что определяется высоким значением коэффициента напряженноспг (см. гл. 16). [c.7] Можно считать установленным также, что для уменьшения массы конструкции выгодно стремиться к передаче действующих усилий по кратчайшему пути, так как при этом меньшее число элементов будет воспринимать и передавать нагрузку, а в некоторых случаях могут быть исключены деформации изгиба и кручения. В тех же целях также выгодно объединение узлов, легко осуществимое в случае, когда узлы расположены близко друг к другу. [c.8] При проектировании балок, работающих на изгиб, например, лонжеронов, выгодно максимальное разнесение поясов, т. е. наибольшее их удаление от нейтральной оси. Это позволит обеспечить работу поясов с более высокими средними напряжениями, тем более близкими к максимальному, чем более разнесен материал поясов. [c.8] Правило максимального разнесения материала справедливо также для элементов частей конструкции, работающих на кручение. Это же правило применимо и в тех случаях, когда необходимо повысить не только прочность, но и жесткость конструкции. Примером такой конструкции является трехслойная обшивка с легким заполнителем. [c.8] Бывают случаи, когда конструктору приходится уменьшать расчетные напряжения. Например, при изменении направления внешней нагрузки, действующей на летательный аппарат, знаки усилий в элементах конструкции меняются на обратные. Это приводит к тому, что одни и те же элементы испытывают в разных случаях полета не только растяжение, но и сжатие. А так как разрушающие, или критические , усилия при сжатии, как правило, ниже особенно в тонкостенных конструкциях) разрушающих усилий при растяжении, то изменение знака нагрузки приводит к необходимости снижения расчетных напряжений и к увеличению массы. [c.8] Одним из эффективных средств повышения усталостной прочности является снижение расчетных напряжений в элементах конструкции. [c.9] Ряд проблем возникает в связи с кинетическим нагревом авиационных конструкций. Во-первых, это проблема прочности материала конструкции, так как с повышением температуры понижается предел прочности и ухудшаются другие механические свойства материалов. Это обстоятельство учитывают, принимая при расчете на прочность значения характеристик материалов, соответствующие температуре нагрева конструкции в полете. [c.9] Во-вторых, при неравномерном нагреве возникают температурные напряжения, тем большие, чем больше перепад температуры в сопряженных элементах. Это также должно быть учтено при расчете на прочность путем уменьшения расчетных напряжений от основных нагрузок или путем расчета возникающих термических напряжений либо должны быть приняты специальные конструктивные меры в виде, например, различных способов термокомпенсации. [c.9] Наконец, в-третьих, нагрев приводит к развитию остаточных деформаций вследствие ползучести. Величина этих деформаций не должна превышать предельных значений по нормам прочности летательных аппаратов во избежание ухудшения летных качеств. Это обстоятельство также может потребовать снижения расчетных напряжений. [c.9] Чрезвычайно важным требованием является технологичность конструкции. Нужно учитывать, что рациональная технология может способствовать повышению весового совершенства конструкции. Технологичность заключается, как известно, в пригодности конструкции для массового или крупносерийного производства наиболее простыми, дешевыми и производительными способами. Небезынтересно отметить, что именно В1шманием к повышению технологичности конструкции объясняется то, что к концу Великой Отечественной войны советские самолетостроительные заводы выпускали до 40 тысяч самолетов в год. [c.9] Однако критерии технологичности конструкции являются функцией времени то, что вчера было нетехнологично, мол ет стать технологичным завтра. Конструкция и технология, развиваясь и совершенствуясь, взаимно влияют друг на друга. В результате этого взаимодействия в самолетостроении применяются прессованные профили, литые детали, монолитные панели, контактная электросварка, склейка металлов. На очереди, несомненно, склейка силовых э тементов (в том числе узлов), крупногабаритное силовое литье, диффузионная сварка и др. [c.9] Конструктор должен быть хорошо подготовлен в области технологии, уметь учитывать особенности и возможности производства и находить решения, которые приводили бы к уменьшению трудоемкости производственных процессов. [c.10] Важные требования к конструкции самолета предъявляет эксплуатация. К таким требованиям относятся создание комфорта для пассажиров удобство загрузки, крепления грузов и разгрузки для транспортного (грузового) самолета удобство работы экипало (в полете) и технического персонала, обслуживающего самолет (на земле). Выполнение таких требований нередко приводит к увеличению массы конструкции. [c.10] Важной задачей современного самолетостроения является повышение надежности конструкции. Конструктор, участвующий в проектировании современного самолета, должен выбирать такие конструктивные решения, которые могут обеспечить высокую надежность конструкции при минимуме массы и стоимости. [c.10] Кроме перечисленных требований, в зависимости от конкретных задач, поставленных проектным заданием, к конструкции самолета могут предъявляться также специальные требования, например, обеспече ие необходимой компоновки, установки и крепления эле.ментов вооружения (для военных самолетов), различных бортовых систем, систем связи и опознавания, систем слепой посадки и ориентировки и т. п. [c.10] наконец, выполнение всех перечисленных выше требований должно быть увязано с требованием экономичности, которая служит (в особенности для гражданских самолетов) важным кри-терие.м оценки принимаемых решений на всех этапах конструирования, производства и эксплуатации самолета. [c.10] Вернуться к основной статье