Лонжеронные крылья
В однолонжеронном крыле лонжерон располагается в месте максимальной строительной высоты профиля, что выгодно в весовом отношении. К продольному набору крылья относятся один или несколько вспомогательных лонжеронов. Задний вспомогательный лонжерон служит также для крепления элеронов и средств механизации крыла. Такое крыло может иметь и слабый стрингерный набор.

Поперечный набор крылья состоит из нервюр, расстояние между которыми у обычно небольшое — 120…200 мм, у стрингерных крыльев оно может быть несколько большим. Крыло имеет относительно тонкую обшивку. Лонжерон отъемной части крыла жестко крепится к центроплану или фюзеляжу, а вспомогательные лонжероны имеют шарнирные крепления, что исключает их работу на изгиб в местах заделки. Почти весь изгибающий момент в этом воспринимается лонжероном.

Стрингеры, выполненные из профилей с малой площадью поперечного сечения, служат лишь для подкрепления обшивки. Перерезывающая сила воспринимается в основном стенкой лонжерона, а крутящий момент — замкнутыми контурами, образованными обшивкой и стенками лонжеронов. В двух ином крыле передний лонжерон располагается впереди, а задний — позади максимальной толщины профиля. Желательно, чтобы лонжероны имели одинаковую высоту.

В этом случае одинаковыми будут и нормальные напряжения в их поясах. При этом, чем больше будет строительная высота лонжеронов, тем выгоднее будет конструкция в весовом отношении. Обычно расстояние между лонжеронами составляет 45…50% хорды. Крепление отъемной части крыла осуществляется с помощью четырех стыковых узлов, установленных на поясах лонжеронов. Двух лонжеронное крыло иногда имеет вспомогательные лонжероны.

Чаще встречаются конструкции с задним вспомогательным лонжероном, к которому крепятся элероны и средства механизации. Это диктуется желанием разместить второй лонжерон в месте сравнительно большой строительной высоты крыла и получить, следовательно, более легкую конструкцию. К продольному набору крыла относится также слабый стрингерный набор, основное назначение которого состоит в подкреплений обшивки.

Читайте также  Стреловидные крылья

Поперечный набор крыла состоит из нервюр, расстояние между которыми обычно составляет 200-300 мм. Обшивка, как и у всех лонжеронных крыльев, сравнительно тонкая. Почти весь изгибающий момент и значительная. часть перерезывающей силы в этом крыле воспринимаются лонжеронами.

Стрингеры служат главным образом для подкрепления обшивки. Крутящий момент воспринимается замкнутыми контурами, образованными обшивкой и стенками лонжеронов. Перерезывающая сила воспринимается в основном стенками лонжеронов, а крутящий момент — замкнутыми контурами, образованными обшивкой и стенками лонжеронов.

Крыло может иметь и некоторое количество стрингеров, служащих главным образом для подкрепления обшивки. С увеличением скорости полета самолетов повышались аэродинамические требования к качеству поверхности крыла и требования к жесткости конструкции. Все это потребовало постановки более толстой обшивки, усиленной стрингерами. Основным конструктивно-силовым элементом моноблочного крыла является обшивка.

Рассмотрим конструкцию с листовой обшивкой, подкрепленной мощным стрингерным набором, наиболее-часто встречающуюся у моноблочных прямых крыльев. Площади поперечного сечения поясов лонжеронов в таком крыле одного порядка с площадью поперечного сечения стрингера. В таких конструкциях лонжерон Часто отличается от стрингеров только тем, что имеет стенку. Имеются примеры осуществления моноблочных конструкций с одним, двумя, тремя и реже с большим количеством лонжеронов.

В моноблочном крыле изгибающий момент воспринимается обшивкой совместно со стрингерами и поясами лонжеронов. Перерезывающая сила в моноблочном крыле воспринимается стенками лонжеронов и частично обшивкой. Крутящий момент воспринимается замкнутыми контурами, образованными обшивкой и стенками лонжеронов. Обшивка, подкрепленная достаточно частым продольным и поперечным набором, обеспечивает высокую жесткость крыла на кручение.

Конструкция крыла должна обеспечивать наилучшее использование материала для получения наименьшей массы, удовлетворять требованиям аэродинамики в отношении гладкости поверхности и правильности обводов профиля, исключать, возможность возникновения вибраций во всем диапазоне летных скоростей самолета, обеспечивать удовлетворение эксплуатационных и производственных требований.

Читайте также  Треугольные крылья

Сравнительную оценку конструктивно-силовых схем будем производить исходя из перечисленных выше соображений. Наименьшей массой будет обладать то крыло, у которого наилучшим образом используется материал для работы на изгиб и кручение.

Поэтому рациональное размещение силовых элементов конструкции крыла является основной задачей конструктора. При прочих равных условиях масса одно лонжеронного крыла с лонжероном, расположенным в месте максимальной толщины профиля, будет меньше массы двух и многолонжеронных крыльев.

Весовые преимущества моноблочной конструкции начинают сказываться с уменьшением относительной толщины крыла и ростом нагрузок, когда размеры поперечного сечения стрингеров и толщина обшивки, воспринимающих изгибающий момент, обеспечивают получение высоких критических напряжений при сжатии.

В этом случае удается наиболее полно использовать материал конструкции. В местах вырезов, особенно-больших, моноблочная конструкция теряет свои весовые преимущества. Потребное из условий прочности усиление выреза наряду с усложнением конструкции ведет к увеличению массы крыша. Аэродинамическим требованиям в отношении гладкости поверхности и сохранения точности обводов наиболее полно удовлетворяет толстая обшивка.

Поэтому с этой точки зрения лучшими являются моноблочные крылья, имеющие сравнительно толстую подкрепленную обшивку, несмотря даже на то, что увеличение количества продольных заклепочных несколько ухудшает качество поверхности. Однако применение толстой обшивки в лонжеронных крыльях приведет к утяжелению конструкции.

Конструкция крыла должна исключить возможность возникновения реверса элеронов, дивергенции и вибраций типа флаттера на всех режимах полета самолета. Повышениё жесткости крыла на кручение ведет к росту критических скоростей реверса элеронов, дивергенции и флаттера. Поэтому с этой точки, зрения наиболее выгодной является моноблочная конструкция.

Большие влияние на величину критической скорости флаттера оказывает положение центра масс крыла. Смещение центра масс к передней кромке крыла ведет к росту критической скорости. Поэтому из лонжеронных крыльев при прочих равных условиях предпочтение следует отдать одно лонжеронному. Монтаж и демонтаж лонжеронных крыльев и их ремонт проще, чем моноблочных, но живучесть моноблочных крыльев выше лонжеронных.

Читайте также  Весовая балансировка элеронов

В производственном отношении моноблочные крылья сложнее лонжеронных. Из сказанного следует вывод, что для скоростного самолета, имеющего большую нагрузку на квадратный метр крыла и малую относительную толщину профиля, наиболее выгодной является моноблочная конструкция, обеспечивающая получение потребной прочности и жесткости крыла при наименьшей его массе и выгодная в аэродинамическом отношении.

Для крыша не скоростного самолета, особенно если в нем имеются большие вырезы (например, вырез под шасси), моноблочная конструкция теряет свои преимущества и здесь выгодной может оказаться лонжеронная схема. Часто из соображений силовой компоновки крыла и фюзеляжа, необходимости уборки шасси в крыло, простоты монтажа и демонтажа крепление моноблочного крыша производится не по всему крылу, а лишь в нескольких точках по поясам лонжеронов. Такое крыло в сечениях вблизи заделки имеет по существу лонжеронную схему.

Но так как оно на большей части размаха по моноблочной схеме, его следует относить к моноблочным крыльям. В зависимости же от крепления эти крылья можно разделить на моноблочные крылья с моментной заделкой но одному, по двум или по нескольким лонжеронам. Проектировочный расчет таких крыльев в сечениях заделки производится так же, как и расчет соответствующих лонжеронных крыльев.