Классификация крыльев по конструктивно-силовой схеме

Конструктивно-силовая схема крыла определяется количеством, размещением, степенью участия в силовой работе отдельных элементов конструкции.

По количеству лонжеронов крылья подразделяются на одно-, двух- и многолонжеронные.

По степени участия обшивки в силовой работе крыла все крылья можно разделить на две группы: крылья с неработающей полотняной обшивкой и крылья с жесткой работающей обшивкой. Полотняная обшивка, имея меньшую массу, чем жесткая, не обеспечивает, однако, получения потребного с точки зрения аэродинамики качества поверхности. Деформация полотняной обшивки при увеличении скорости полета ведет к сильному росту лобового сопротивления. По этой причине полотняная обшивка в настоящее время применяется весьма редко и лишь на крыльях самолетов с небольшой скоростью полета. Конструкция таких крыльев рассматриваться не будет.

Жесткая обшивка дает возможность получить гладкую поверхность крыла и обеспечивает при достаточной толщине и надлежащем подкреплении стрингерами и нервюрами хорошее сохранение обводов при действии воздушной нагрузки. Кроме того, жесткая работающая обшивка позволяет проще обеспечить требуемую прочность и жесткость крыла. Крылья с жесткой обшивкой по степени участия ее в работе крыла можно разделить на лонжеронные и моноблочные.

Лонжеронным будем называть такое крыло, у которого сравнительно тонкая обшивка, подкрепленная очень слабым стрингерным набором, воспринимает лишь крутящий момент и небольшую часть перерезывающей силы. Изгибающий момент в этом крыле воспринимается лонжеронами.

Моноблочным крылом будем назвать такую конструкцию, у которой обшивка является основным конструктивно-силовым элементом. Сравнительно толстая обшивка моноблочного крыла воспринимает не только крутящий момент и перерезывающую силу, но и большую часть изгибающего момента. Моноблочные крылья можно разделить на крылья
с листовой обшивкой, подкрепленной частым стрингерным набором, крылья со слоистой обшивкой и крылья с монолитными панелями.

Выбор конструктивно-силовой схемы крыла определяется удельной нагрузкой на него, его внешними формами, способом крепления к фюзеляжу, компоновочными соображениями и т.п.

6. ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ КРЫЛА И ИХ НАЗНАЧЕНИЕ

Такое крыло состоит из обшивки, продольного набора: лонжеронов и стрингеров и поперечного набора – нервюр (рис. 4.1).

Рис. 4.1. Конструктивная схема крыла

Лонжероном называется элемент продольного набора, состоящий из двух поясов, верхнего и нижнего, и соединяющих их либо стенки, либо стоек и раскосов. Лонжерон воспринимает часть изгибающего момента крыла и часть перерезывающей силы. В поясах лонжерона от изгибающего момента возникают нормальные напряжения, а в стенке лонжерона от перерезывающей силы действуют касательные напряжения. Кроме того, стенка лонжерона как элемент замкнутого контура, образованного ею и обшивкой, участвует в работе на кручение. От действия крутящего момента в стенке лонжерона также возникают касательные напряжений.

Стрингеры служат для подкрепления обшивки крыла с целью повышения ее критических касательных и нормальных напряжений и воспринимают вместе с ней изгибающий момент. В стрингерах при том возникают осевые усилия, вызывающие появление в них нормальных напряжений. От аэродинамической нагрузки стрингеры также совместно с обшивкой работают на поперечный изгиб.

Нервюры обеспечивают заданную форму профиля крыла, связывают в единое целое элементы конструкции крыла, что обеспечивает включение в работу лонжеронов, стрингеров и обшивки, и воспринимают нагрузки от крепящихся к ним агрегатов.

Обшивка крыла образует его поверхность, передает аэродинамическую нагрузку на продольный и поперечный набор и участвует в работе крыла на кручение и изгиб. При кручении крыла в обшивке, являющейся частью замкнутого контура