Проектирование самолёта (стр. 4 из 5)
21,62 м2Определяем площадь боковой проекции, занимаемой оборудованием кабины экипажа:
м2Определяем площадь боковой проекции, занимаемой туалетом:
м2Определяем площадь боковой проекции, занимаемой салоном самолета:
м2Определяем площадь боковой проекции, занимаемой багажом:
м2Определяем вес оборудования и управления:
Gоб.упр. =mоб.упр.*g=300*10=6500 Н
Определяем вес багажа из условия m’баг = 20 кг/чел:
Gбаг = mбаг*g=40*10=400 Н
Определяем вес оборудования и управления в кабине экипажа:
Gоб.эк. =mоб.эк.*g=128*10=1280 Н
Определяем вес оборудования туалета:
Определяем вес салона:
Gсал = (mсиден.+mком.)*g=(10+600)*10=6100 Н
Тогда распределенные массовые силы по отсекам фюзеляжа:
| Сечения 0 – 3л |  |
| Сечения 3п – 5л |  |
| Сечения 5п – 8л |  |
| Сечения 8п – 9л |  |
| Сечения 9л – 11 |  |
Распределение массовых сил вдоль фюзеляжа
Для построения эпюр перерезывающих сил необходимо определить положения центров масс самолета по оси Х [1, с.204]:
Для этого принимаем:
- центр масс оборудования и управления кабины экипажа:
Xоб.упр.эк. = 1,2 м
- центр масс туалета:
Xтуал. = 2,78 м
- центр масс салона самолета:
Xсал. = 5,7 м
- центр масс багажного отсека:
Xбаг. = 9 м
- центр масс передней опоры шасси:
Xп.ш. = 1,05 м
- центр масс задних опор шасси:
Xз.ш. = 5,7 м
- центр масс ГО:
XГО = 13,5 м
- центр масс ВО:
XВО = 13,13 м
- центр масс хвостового отсека фюзеляжа:
Xхв. = 11,66 м
Масса кабины экипажа с учетом экипажа (2 человека):
mкаб.эк. = mоб.эк + 2*100 = 128 + 200 = 328 кг.
Масса салона самолета с учетом интерьера, сидений, пассажиров:
mсал = mсиден. + mком. = 180 + 1200 = 1380 кг.
Массы передней и задних опор шасси принимаем:
mпер.ш. = 69 кг,
mзадн.ш. = 138 кг.
Тогда положение центра масс самолета определяется по формуле:
Определяем центровку самолета по формуле [1, с.204]:
Определяем
– среднюю аэродинамическую хорду крыла: 
Определяем координату
по оси ОХ: 
Тогда центровка самолета:
Для построения перерезывающих сил необходимо знать точки приложения сил Укр и УГО. В расчете принимаем, что Укр и УГО приложены на расстоянии 0,25*
.Определяем
: 
Определяем координату приложения УГО по оси ОХ:
Определяем Укр и УГО:
Н. 
Н.Определяем нагрузки от шасси:
Рпш=mпш*g*nэ*f=69*10*3,8*1,5=3933 Н,
Рзш=mзш*g*nэ*f=138*10*3,8*1,5=7866 Н.
При построении эпюры перерезывающих сил рассматриваем фюзеляж как балку, опирающуюся на лонжероны крыла и нагруженную сосредоточенными и массовыми силами, нагрузками со стороны ГО и реакциями крыла.
= 10968 Н/м
Рис.3.2.1. Нагружение фюзеляжа
Находим R1 и R2 крыла:
SМ1 = Рпш*2,626 – R2*2,366 – Рзш*1,924 +Уго*9,134 – qS ср*13,56 =0
Н,SМ2 = -Рпш*4,922 + R1*2,366 – Рзш*0,442 +Уго*6,768 – qS ср*13,56 =0
R1 = 414901 Н.
Разбиваем фюзеляж на участки, по границам которых действуют сосредоточенные силы Рпш, Рзш, R1, R2, Уго.
Составляем уравнение перерезывающих сил для фюзеляжа как для балки:
Qрв=QS |1 – Рпш |2 – R1 |3 + Рзш |4 – R2 |5 + Уго |6.
Qрв|1 = -25767 Н, Qрв|4 = -35000 Н,
Qрв|2 = -30000 Н, Qрв|5 = 260000 Н,
Qрв|3 = 60000 Н, Qрв|6 = 95000 Н.
| № сеч. | Xi, м | DХi, м | QS, Н | Рi, Н |  , Н | Мz, Н*м |
| 0 | 0 | 0,8 | 0 | – | 0 | 0 |
| 1 | 0,8 | -25767 | -3933 | -25767 | -8774 | |
| 0,8 | ||||||
| 2 | 1,6 | -60619 | -3933 | -101300 | -60000 | |
| 0,8 | ||||||
| 3п/л | 2,4 | -114698 | -3933 | -200631 | -140000 | |
| 0,4 | ||||||
| 4 | 2,8 | -195686 | -3933 | -250619 | -180000 | |
| 0,35 | ||||||
| 5п/л | 3,15 | -281081 | -3933 | -290015 | -20000 | |
| 1,7 | ||||||
| 6 | 4,85 | 293044 | -3933 | 2500 | -560000 | |
| 1,7 | ||||||
| 7 | 6,55 | 71321 | 86729 | 249213 | -720000 | |
| 1,7 | ||||||
| 8п/л | 8,25 | 59121 | 86729 | 205113 | -420000 | |
| 1,5 | ||||||
| 9п/л | 9,75 | 34320 | 86729 | 170260 | -210000 | |
1,9 | ||||||
| 10 | 11,65 | 22329 | 86729 | 125213 | -90000 | |
| 1,9 | ||||||
| 11 | 13,56 | 0 | 0 | 0 | 0 |
Табл.3.2.2. Построение эпюр перерезывающих сил и изгибающих моментов
Составляем уравнение изгибающих моментов для фюзеляжа как для балки:
Mz = QS*z|1 – Рпш*(z-1,05)|2 – R1*(z-3,676)|3 + Рзш*(z-5,6)|4 – R2*(z-6,042)|5 + Уго*(z-12,81)|6
Mв|1 = -11500 Н, Mв|4 = -933819 Н,
Mв|2 = -30000 Н, Mв|5 = -840000 Н,
Mв|3 = -390000 Н, Mв|6 = -40000 Н.
Подбор сечений элементов силовой схемы фюзеляжа
Для определения потребной толщины обшивки фюзеляжа определяем потоки касательных усилий в сводах фюзеляжа [6, с.39]:
Н/мТолщина обшивки:
м.Принимаем
=0,3*sв.об = 0,3*4*108 = 1,2*108.Принимаем толщину обшивки 0,5*10-3 м.
Подбираем потребную площадь стрингеров в растянутой зоне:
Fраст = Sfстр + 0,9*d*l
,где m – число стрингеров в растянутой зоне (m = 12),
Nсв – осевые силы в сводах фюзеляжа,
l – длина дуги обшивки, участвующей в растяжении (l = 2,08 м).
Осевые силы в сводах фюзеляжа определяем по формуле [6, с.39]:
Н.Принимаем
= 0,9*sв = 0,9*4*108 = 3,6*108 Н/м2.Тогда:
м2.Принимаем fстр = 4*10-5 м2.
Определяем потребную площадь сечения сжатой зоны.
Рис.3.3.1. Сечение стрингера
Табл.3.3.1. Определение собственных моментов инерции
| № | b, м | d, м | Fi, м2 |  , м | Fi* , м3 | уi, м | Fi*уi, м3 | Fi*у2i,м4 | Ixxсоб, м |
| 1 | 15*10-3 | 0,5*10-3 | 7,5*10-6 | -0,25*10-3 | -1,88*10-9 | -3,89*10-3 | -2,92*10-8 | 1,13*10-10 | 1,56*10-13 |
| 2 | 13*10-3 | 1,5*10-3 | 1,9*10-5 | 0,75*10-3 | 1,43*10-8 | -2,89*10-3 | -5,49*10-8 | 1,59*10-10 | 3,66*10-12 |
| 3 | 8*10-3 | 1,5*10-3 | 1,15*10-5 | 5,5*10-3 | 6,33*10-8 | 1,86*10-3 | 2,14*10-8 | 3,98*10-10 | 2,25*10-12 |
| 4 | 6*10-3 | 1,5*10-3 | 9,5*10-6 | 10,25*10-3 | 9,74*10-8 | 6,61*10-3 | 6,28*10-8 | 4,15*10-10 | 1,69*10-12 |
| S | 4,75*10-5 | 1,73*10-7 | 1*10-10 | 1,085*10-9 | 9,16*10-12 |
м.