Приветствую Вас, Гость Пятница, 07.08.2020, 01:27 Главная Регистрация RSS
Главная » Статьи » Проектирование парапланерных систем » 1. Конструкции ППС

Силовой набор крыла

Силовой набор крыла. Диагональные (косые) нервюры.


Несколько фраз о предыстории вопроса.
Предельное количество секций (ячеек) между двумя смежными силовыми нервюрами зависит, в частности, от появлением локальной арочности крыла между смежными стропами подходящими к этим смежным силовым нервюрам. Чем больше секций между двумя смежными силовыми нервюрами, тем сильнее в полете они будут выпучены наружу, тем больше локальная арка на крыле.
Т.е., по существу, крыло вдоль размаха будет состоять из совокупности локальных арок, появившихся между смежными силовыми нервюрами, что уменьшит его расчетный и проекционный размахи и приведет к уменьшению подъемной силы.
Кроме того, такое крыло при совершении пилотом маневров будет аэродинамически несовершенно, следствием чего будет резко возрастающее сопротивление и, вероятно, близость к срывным режимам. Не считая даже существенного снижения его жесткости вдоль размаха, что в условиях слабой турбулентности уже начнет давить на психику пилота колебаниями крыла различных частот и амплитуд.
Таким образом, предельное количество ячеек между двумя смежными стропами, в частности, определяется началом появления уже заметной глазу локальной арочности. Полный силовой набор конструкции крыла (включая косые нервюры) призван снизить локальную арочность до ее визуальной незаметности.
Отсюда – задача конструктора: из всех возможных вариантов силовых наборов выбрать такой, с минимально возможным расходом материала и максимально возможными характеристиками прочности и жесткости, который способен подавить локальную арочность между смежными стропами и сделать крыло вдоль размаха аэродинамически совершенным.
Как правило, разметку точек подхода строп к крылу (а, значит, и выбор расстояния между смежными силовыми стропами) конструктор выполняет после определения формы крыла в плане и разметки секций нервюрами вдоль размаха крыла. Здесь в основе лежит продольный размер ячейки крыла, выбор которого конструктор определяет обычно по лучшим образцам аналогам и с учетом требуемой площади воздухозаборника.
Итак, в большинстве случаев первичным, на данном этапе процесса проектирования, можно считать разметку точек подхода строп к крылу и выбор стропной системы, а вторичным – определение оптимального для нее силового набора крыла по критериям минимальной локальной арочности, массы, максимальных прочности и жесткости набора (наверное, есть еще и ряд других не менее важных критериев).
  Оптимальный силовой набор крыла обычно определяется методом перебора вариантов и последовательных приближений. Т.е. этот процесс также является итерационным, как и все остальное в проектировании. Основополагающим кирпичиком, в поиске наилучших комбинаций силового набора для выбранной конструктором стропной системы, на мой взгляд, все же следует считать схему с тремя ячейками и двумя косыми нервюрами. 

Интересным является вопрос об оптимальной конфигурации диагональных (косых) нервюр в силовом наборе крыла по ряду критериев.
В данном случае под конфигурацией диагональных (косых) нервюр понимается их раскройная (плоская) геометрическая форма.
Ясно, что цельную вдоль хорды косую нервюру (КН) делать нецелесообразно по причине сильных искажений ее геометрической формы под нагрузкой, так как она, во- первых, не может быть идеально плоской, поскольку должна соединять пространственные кривые верхней и нижней образующих смежных нервюр, во-вторых, она неравномерно нагружена в заделке, в третьих, это очень неудобно с точки зрения технологии сборки и, в четвертых, это ведет к увеличению массы крыла.
Искажения геометрической формы КН под нагрузкой приводят к потере ее функциональной способности качественно, полно и эффективно снимать нагрузку с верхней панели крыла и передавать ее на нижние силовые вкладыши, содержащие уздечки (петли строп) в точках их подхода к крылу, а также, к потере способности сохранять заданные конструктором плавные линии верхней и нижней образующих нервюр.
Решение проблемы было найдено в том, чтобы не делать КН цельной, а сделать ее составной, состоящей из отдельных элементов, представляющих собой неравнобочные трапеции, у которых верхнее основание, крепящееся к верхней части нервюры, значительно больше (в 3-4 раза), чем нижнее основание и установить их вдоль хорды нервюры только в зоне точек подхода строп к крылу.
Это позволило существенно уменьшить искажение как самих КН, так и верхней, и нижней образующих профиля крыла. Это также позволило значительно уменьшить и массу крыла за счет уменьшения массы КН.
Технологически проще также оказалось при сборке верхней поверхности крыла одновременно соединять не четыре детали (две верхних панели, нервюру и КН) а только три (две верхних панели и нервюру), а КН прикрепить (пристрочить) заранее, непосредственно к верхней части нервюры, несколько выше отверстий ее конструктивной проницаемости.
Также нужно иметь в виду, что одновременно с косонервюрными элементами желательно вводить ленты-стяжки между нижними образующими нервюр в точках подхода строп, что обеспечивает требуемое формообразование поперечного сечения секции между нервюрами в форме криволинейной трапеции с меньшим нижним основанием. Это, в свою очередь, позволяет обеспечить аэродинамически совершенную форму крыла во фронтальной проекции.
Важной теоретической является задача исследования нагрузок, действующих на косонервюрный элемент (неравнобочную трапецию) и деформаций, которым он подвергается, одновременно деформируя верхнюю и нижнюю образующие нервюры, ослабленной отверстиями конструктивной проницаемости.
Успешное ее решение позволит найти оптимальную конфигурацию косонервюрных элементов по таким критериям, как минимальное искажение геометрии как самой КН, так и верхней, и нижней образующих нервюры, а также учесть влияние остаточных деформаций, возникающих в элементах конструкции с течением временем под воздействием циклических нагрузок.
Кроме того, после решения этой задачи, появляется возможность создания общедоступной (бесплатной), эффективной, качественной программы проектирования силового набора конструкции крыла с учетом косонервюрных элементов на базе математического аппарата аналитической геометрии в пространстве и аппарата теории упругости, при заданной аэродинамической нагрузке на крыло.




Категория: 1. Конструкции ППС | Добавил: Petr (12.02.2013)
Просмотров: 2013 | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]