Разработка конструкции хвостовой части фюзеляжа пассажирского самолета

Требования, предъявляемые к фюзеляжу самолета. Узлы крепления к нему отдельных агрегатов. Конструкция элементов балочного фюзеляжа обшивочного типа. Конструктивные особенности герметических кабин. Раскрой листов обшивки, нормальных и усиленных шпангоутов.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Размещено на

Введение

В данном курсовом проекте необходимо разработать конструкцию отсека фюзеляжа.

КСС отсека фюзеляжа (количество и расположение стрингеров, лонжеронов, силовых и несиловых шпангоутов) формировать в соответствии с геометрией отсека, с учётом крепления к отсеку агрегатов (крыла, оперения, двигателя и т.д.), вырезов в отсеке и нагрузок, действующих на отсек.

Построить в абсолютных величинах эпюры внешних нагрузок: перерезывающей силы Q_y и изгибающего момента M_z в вертикальной плоскости; перерезывающей силы Q_z и изгибающего момента M_y в горизонтальной плоскости; крутящего момента M_кр.

Относительные эпюры внешних нагрузок по длине отсека фюзеляжа даны без учёта нагружения фюзеляжа в зоне разрабатываемого отсека сосредоточенными нагрузками. Поэтому необходимо достроить эпюры в случае, если к отсеку приложены сосредоточенные силы от агрегатов или полезной нагрузки.

Произвести проектировочный расчёт отсека фюзеляжа на прочность в двух сечениях, рассчитать узлы крепления агрегатов и усиленный шпангоут.

При разработке конструкции герметичного отсека фюзеляжа указать на чертеже схемы герметизации.

Конструкцию окон кабин, входных дверей и люков рекомендуется заимствовать у аналогичных самолётов.

Корпус самолета служит для размещения экипажа, грузов, оборудования. К корпусу крепятся крылья, оперение, часто силовая установка и другие агрегаты самолета.

1. Технические требования и исходные данные

1.1 Требования, предъявляемые к фюзеляжу самолета

Фюзеляж, соединяя в одно целое все части самолёта, предназначен для размещения экипажа, оборудования и перевозимой нагрузки (пассажиров, грузов и т.п.).

Большинство современных самолётов выполняется по однофюзеляжной схеме.

К фюзеляжу предъявляются следующие основные требования:

1. Аэродинамические требования - совершенство формы, отсутствие углов и выступов, а также открытых щелей и отверстий, гладкость поверхности. Для ослабления интерференции и уменьшения лобового сопротивления самолета необходимо плавно сопрягать фюзеляж с примыкающими к нему частями самолета.

2. Конструктивные требования - достаточная прочность (выполнение требований норм прочности), достаточная жесткость конструкции на изгиб и кручение, малый вес конструкции, рациональное расположение конструктивно-силовых элементов.

3. Эксплуатационные требования - максимальное использование внутренних объемов, доступность для осмотра и обслуживания всех частей, легкость ремонта, звукоизоляция, вентиляция и отопление помещений для пассажиров и экипажа, удобство размещения оборудования, достаточная живучесть конструкции при частичных разрушениях.

4. Производственно-экономические требования, из которых главными являются простота изготовления и невысокая стоимость.

1.2 Исходные данные

Рисунок 1 - Исходные данные

В таблице 1 приведены основные параметры самолёта и разрабатываемого агрегата.

Таблица 1 - Основные параметры самолета и разрабатываемого агрегата

вариант	Мmax/H	mo, т	d1	d2	L	l1	l2	da	ha	b
1	0,70/8	20	2400	1900	4000	2500	1000	1200	300	1850

Таблица 2 - Нагрузки от двигателя, кН

вариант	Р1	Р2	Р3	Р4	Р5	Р6	Р7	Р8
1	13	13	100	120	11	140	110	40

Таблица 3 - Величины нагрузок в сечении А-А

Qy, kH	Mz, kH*м	Qz, kH	My, kH*м	Mкр, kH*м
120	700	20	350	300

Шаг шпангоутов - 500 мм.

На рисунке 2 показаны эпюры нагрузок действующих в сечениях

м= 4м/100мм = 0,04

м_н= 700кН/30мм = 23,33 (М_z)

м_н= 350кН/30мм = 11,67 (М_у)

м_н= 120кН/30мм = 4 (Q_у)

Рисунок 2- Схема нагружения

2. Техническое предложение

2.1 Конструктивно силовая схема агрегата

Конструкция фюзеляжа состоит из силовой системы (каркас, оболочка), воспринимающей внешние нагрузки, и элементов вспомогательного назначения.

К элементам вспомогательного назначения относятся детали для местного усиления основной конструкции; детали для установки различных грузов, предметов вооружения и оборудования; детали, выполняющие специальное назначение и в то же время являющиеся частью конструкции фюзеляжа (например, пол в кабинах, противопожарные перегородки, всевозможные крышки люков, двери, броня в военных самолетах и т. д.).

Силовую систему данного отсека фюзеляжа представляем балочного типа.

Фюзеляж под действием распределенных и сосредоточенных сил работает в общем случае как балка на изгиб и кручение, при этом характер и степень нагружения элементов конструкции зависят от конструктивно-силовой схемы фюзеляжа.

В балочном фюзеляже изгибающие моменты воспринимаются лонжеронами, стрингерами и обшивкой; поперечные силы и крутящий момент воспринимаются обшивкой.

Из балочных фюзеляжей в настоящее время главным образом применяются три разновидности.

1 Конструкция, состоящая из мощных лонжеронов и слабого набора стрингеров и шпангоутов, с обшивкой, работающей при кручении фюзеляжа. Такой фюзеляж называется лонжеронным.

2. Конструкция, состоящая из работающей обшивки при изгибе и кручении фюзеляжа и частой сети стрингеров и шпангоутов. Такой фюзеляж называется стрингерным (полумонокок). Сюда входят также конструкции, в которых для усиления в местах крепления к фюзеляжу различных агрегатов и вырезов ставят усиленные стрингеры, часто называемые лонжеронами.

3. Конструкция, представляющая собой сравнительно толстую обшивку, подкрепленную только шпангоутами. В этой конструкции всю работу несет обшивка. Такой фюзеляж называется обшивочным (монокок).

Для конструирования я выбираю балочный фюзеляж стрингерного типа представленный на рис.3.

1) обшивка;

2) ось шпангоута;

3,4) оси силовых шпангоутов

5) ось стрингера

Рисунок 3- КСС балочного фюзеляжа стрингерного типа

2.2 Оценка конструктивной схемы фюзеляжа

На основе анализа конструкций фюзеляжей различных типов представляется возможным дать их сравнительную оценку с точки зрения аэродинамики, прочности и жесткости, живучести и использования внутренних объемов.

Аэродинамика балочного фюзеляжа в наибольшей степени удовлетворяет современным требованиям. Жесткая обшивка обеспечивает балочному фюзеляжу гладкую и неизменяющуюся в полете поверхность.

Прочность и жесткость у балочных фюзеляжей обеспечиваются теми же элементами, которые создают и обтекаемую форму, т. е. материал конструкции используется рационально. В результате этого балочная конструкция обладает малым весом.

Живучесть конструкции балочного фюзеляжа не нарушается даже при многочисленных пробоинах в обшивке и при местных поломках.

Использование внутренних объемов у балочных фюзеляжей осуществляется наиболее эффективно, в то время как на...