Курсовая работа: Посадка самолета Ту-154 с невыпущенной одной главной опорой шасси

6. Определение напряжений в сечениях крыла

Критерием работоспособности конструкции (крыла, фюзеляжа или др.), т.е. близости ее к состоянию разрушения или необратимых деформаций, является величина напряжений, возникающих в силовых элементах конструкции от действия на неё эксплуатационных нагрузок: изгибающего, крутящего моментов и поперечной силы.

Сечение крыла необходимо схематизировать в соответствии с реальным расположением силовых элементов: силовой частью сечения крыла является межлонжеронная часть, длина и высота которой равны:

где

где  - длина межлонжеронной части;

 - высота межлонжеронной части.

Рис.6.1. Напряжения в силовых элементах сечения крыла, возникающие от внешних сил и моментов

Крыло является тонкостенной замкнутой конструкцией, основные силовые элементы которой сосредоточены в верхней и нижней панелях (обшивка, стрингеры, полки лонжеронов). При изгибе, например, вверх (от аэродинамических сил) верхняя панель сжимается, нижняя растягивается, то есть обе работают на нормальные напряжения; при этом изгибающий момент трансформируется в пару сил:

где  - площадь верхней панели крыла,  - площадь нижней панели крыла,

- величина изгибающего момента, взятая из эпюры для данного сечения.

Крутящий момент в тонкостенном однозамкнутом контуре создает касательные напряжения, обратно пропорциональные толщине стенок контура:

где  – площадь замкнутого контура поперечного сечения,

- величина общего крутящего момента, взятая из эпюры для данного сечения.

Можно приближенно считать, что поперечную силу воспринимают две вертикальные стенки лонжеронов, причем передняя стенка воспринимает 70% поперечной силы сечения (расположена ближе к ц.ж.), а задняя 30% . Примем допущение, что  по высоте стенки постоянны. Касательные напряжения  в сечении найдем из формул:

где - величина поперечной силы, взятая из эпюры для данного сечения.

Т.к.  действуют по всему замкнутому контуру, а  - только по стенкам лонжеронов, то в стенках лонжеронов их величины суммируются (с учетом знаков):

Теперь проведем расчет напряжений в сечении с максимальным крутящим моментом. Т.к. максимум  приходится на опору (бортовую нервюру правой консоли)

Полученные расчетом нормальные и касательные напряжения, вызванные нагружением крыла в заданном расчетном случае, необходимо сравнить с напряжениями, при которых материал данной конструкции не получает еще остаточных деформаций. Такие максимальные напряжения, при которых конструкция, изготовленная из данного материала, не получает еще остаточных деформаций, называются напряжениями пропорциональности. Для дюралевых сплавов, из которых изготовлено большинство конструктивно-силовых элементов современных самолетов.

Сравнив полученные значения напряжений со значениями напряжений пропорциональности, мы видим, что напряжения  для сечения, в котором располагается выпущенная основная опора шасси (в котором и - максимальны) превосходят напряжения пропорциональности. Это указывает на то, что в данном случае нагружения произойдет разрушение конструкции в вышеупомянутом сечении.

Из соотношения между расчетной и максимальной эксплуатационной перегрузкам, позволяющем создать конструкцию высокой прочности и минимальной массы, найдем коэффициент безопасности, задаваемый нормами прочности:

Заключение

Итак, для проверки прочности конструкции крыла самолета Ту-154 при его посадке с невыпущенной одной главной опорой шасси мы определили неизвестные силы, действующие на самолет (неизвестную опорную реакцию выпущенной основной опоры шасси,. подъемную силу на одном элероне), привели крыло к расчетной схеме, определили опорные реакции фюзеляжа на крыло из уравнений статик. Затем с помощью метода сечений построили эпюры поперечных сил, изгибающих и крутящих моментов. В корневом сечении полукрыла, в котором располагается выпущенная основная опора шасси изгибающий момент и перерезывающая сила максимальны по величине, а нормальные и касательные напряжения достигают закритических значений. Произойдет разрушение конструкции. Из этого следует, что посадка самолета Ту-154 с одной невыпущенной одной главной опорой шасси является недопустимым действием и нужно всеми возможными способами избегать его.

Список использованной литературы

1. Зинченко В.И., Федоров Н.Г. Методические указания к выполнению 2 части курсового проекта «Воздушные суда». Л.: ОЛАГА, 1990.

2. Конспект лекций по дисциплине “Конструкция и прочность ЛА”