Фюзеляж самолета, преднапряженный постоянным усилием

 

Изобретение относится к самолетостроению и касается технологии предварительного напряжения фюзеляжа самолета постоянным усилием. Фюзеляж самолета предварительно напряжен постоянным усилием с помощью поясов из высокопрочной проволоки. Эти пояса размещены на внутренней поверхности оболочки фюзеляжа. Пояса помещены внутри ребер жесткости. Ребра жесткости прикреплены к внутренней поверхности оболочки фюзеляжа. Технический результат реализации изобретения заключается в обеспечении гладкости поверхности оболочки фюзеляжа, хорошей обтекаемости самолета и удобства осуществления технологии предварительного напряжения при его высоком качестве. 3 ил.

Изобретение относится к самолетостроению.

Известен фюзеляж самолета (Киянов И.М. Преднапряжение трубопроводов, резервуаров, фюзеляжей постоянным усилием, создаваемым связью, авторское свидетельство N 1686059: Информационный листок N 161-98. - Оренбург, Оренбургский ЦНТИ, 1998), преднапряженный усилием с помощью высокопрочной проволоки и специальной связи, размещенных снаружи оболочки фюзеляжа.

Недостатком известного фюзеляжа, преднапряженного постоянным усилием, является то, что он имеет плохую обтекаемость. Кроме этого, наличие снаружи оболочки высокопрочной проволоки и связей, создающих в проволоке постоянное усилие, затрудняет обжатие оболочки при осуществлении технологии преднапряжения.

Технический результат - обеспечение гладкой поверхности оболочки фюзеляжа, хорошей обтекаемости и удобства осуществления технологии предварительного напряжения при высоком его качестве.

Техническое решение задачи обеспечивается тем, что в фюзеляже самолета, преднапряженном постоянным усилием с помощью поясов из высокопрочной проволоки и связей, пояса и связи размещены на внутренней поверхности оболочки (обшивки) фюзеляжа, при этом пояса помещены внутри ребер жесткости (шпангоутов), прикрепленных к внутренней поверхности оболочки фюзеляжа.

На фиг. 1 схематично изображен участок фюзеляжа (вид сбоку), на фиг.2 - разрез по А-А, на фиг.3 - разрез по Б-Б.

Фюзеляж самолета включает оболочку (обшивку) 1, преднапрягающие оболочку фюзеляжа самолета пояса 2, ребра жесткости (шпангоуты) 3, связи 4.

Оболочка фюзеляжа самолета испытывает большое давление воздуха изнутри. В оболочке 1 возникают нормальные напряжения, действующие в двух направлениях: кольцевых и им перпендикулярных - меридиональных. При этом нормальные напряжения в меридиональных сечениях в два раза больше, чем в кольцевых. Уже это говорит о необходимости ставить на определенном расстоянии друг от друга пояса 2. Расстояние между поясами устанавливается расчетом. Размещены пояса 2 внутри ребер жесткости 3. Пояса из высокопрочной проволоки необходимо преднапрягать. Но, во-первых, оболочка фюзеляжа самолета подвергается воздействию больших перепадов температур, во-вторых, коэффициент линейного расширения алюминиевого сплава и стали различен. Поэтому преднапрягать пояса необходимо постоянным при температурных и других перемещениях усилием, применив для этого специальные связи 4.

В фюзеляже можно разместить и пояса 3, и связи 4, чего нельзя сделать, например, в трубопроводах. Поскольку пояса работают на растяжение, а оболочка - на сжатие, то, размещая пояса внутри фюзеляжа, следует помешать их в ребрах жесткости 3.

Ребра жесткости выполняют несколько назначений: они увеличивают жесткость оболочки; увеличивают площадь меридионального поперечного сечения оболочки фюзеляжа самолета - ту площадь, по которой действуют в два раза большие нормальные напряжения; они заключают в себя пояса, работающие на растяжение.

Ребра жесткости, увеличивая жесткость оболочки, дают возможность увеличить постоянное усилие предварительного напряжения. Увеличение же усилия преднапряжения приводит к увеличению рациональности конструкции.

Поверхность оболочки фюзеляжа, будучи свободной от поясов и связей, обеспечит обтекаемость самолета. Кроме этого, свободная поверхность оболочки позволит обжимать фюзеляж, создавая в нем усилие предварительного напряжения.

Преднапряжение оболочки фюзеляжа постоянным усилием с помощью поясов из высокопрочной проволоки и связей, обеспечивающих постоянство усилия, дает экономию материала оболочки и проволоки, увеличивает надежность и долговечность конструкции, поскольку такое преднапряжение уменьшает вибрацию деталей и снижает амплитуды колебаний напряжений.

Экономия материала высокопрочной проволоки получается за счет того, что работа усилия в поясах, подсчитанная по теореме Клайперона, при постоянном его значении в два раза больше той работы, которая получается при обычном преднапряжении.

Экономия материала удешевляет конструкции и делает их легче, что для самолета имеет большое значение. Кроме экономии материала преднапряжение фюзеляжей постоянным усилием увеличивает прочность и надежность самолета в целом.

Оборудование фюзеляжей, преднапряженных постоянным усилием, производится обычным порядком. Стальные элементы защищаются от коррозии оцинковкой, обмазкой битумом или оболочкой из полихлорвинила. Теплоизоляция фюзеляжа помещается между ребрами жесткости, закрывая их.

Формула изобретения

Фюзеляж самолета, преднапряженный постоянным усилием с помощью поясов из высокопрочной проволоки, отличающийся тем, что пояса размещены на внутренней поверхности оболочки фюзеляжа, при этом пояса помещены внутри ребер жесткости, прикрепленных к внутренней поверхности оболочки фюзеляжа.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3